JPH10313008A - 微細パターンの形成方法及び該微細パターンを有する電気素子 - Google Patents
微細パターンの形成方法及び該微細パターンを有する電気素子Info
- Publication number
- JPH10313008A JPH10313008A JP9137594A JP13759497A JPH10313008A JP H10313008 A JPH10313008 A JP H10313008A JP 9137594 A JP9137594 A JP 9137594A JP 13759497 A JP13759497 A JP 13759497A JP H10313008 A JPH10313008 A JP H10313008A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- electrode
- probe
- organic thin
- conductive thin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/02—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which the conductive material is applied to the surface of the insulating support and is thereafter removed from such areas of the surface which are not intended for current conducting or shielding
- H05K3/04—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which the conductive material is applied to the surface of the insulating support and is thereafter removed from such areas of the surface which are not intended for current conducting or shielding the conductive material being removed mechanically, e.g. by punching
- H05K3/043—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which the conductive material is applied to the surface of the insulating support and is thereafter removed from such areas of the surface which are not intended for current conducting or shielding the conductive material being removed mechanically, e.g. by punching by using a moving tool for milling or cutting the conductive material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
- G01Q80/00—Applications, other than SPM, of scanning-probe techniques
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
- H05K2201/03—Conductive materials
- H05K2201/032—Materials
- H05K2201/0323—Carbon
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
- H05K3/105—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern by conversion of non-conductive material on or in the support into conductive material, e.g. by using an energy beam
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S977/00—Nanotechnology
- Y10S977/84—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure
- Y10S977/849—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure with scanning probe
- Y10S977/855—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure with scanning probe for manufacture of nanostructure
- Y10S977/856—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure with scanning probe for manufacture of nanostructure including etching/cutting
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49002—Electrical device making
- Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49002—Electrical device making
- Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
- Y10T29/49124—On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.
- Y10T29/49155—Manufacturing circuit on or in base
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49002—Electrical device making
- Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
- Y10T29/49124—On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.
- Y10T29/49155—Manufacturing circuit on or in base
- Y10T29/49165—Manufacturing circuit on or in base by forming conductive walled aperture in base
- Y10T29/49167—Manufacturing circuit on or in base by forming conductive walled aperture in base with deforming of conductive path
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
- Y10T428/24942—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including components having same physical characteristic in differing degree
- Y10T428/2495—Thickness [relative or absolute]
- Y10T428/24967—Absolute thicknesses specified
- Y10T428/24975—No layer or component greater than 5 mils thick
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Micromachines (AREA)
- Microscoopes, Condenser (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、絶縁性基板上に微細パターンを安定
に再現性良く作製することのできる微細パターンの形成
方法と、該微細パターンを有する量子効果電子デバイス
としての電気素子を提供することを目的としている。 【解決手段】本発明は、絶縁性基板上に超薄膜の有機薄
膜を形成し、該有機薄膜と探針との間に作用する原子間
力によって、該有機薄膜に所定の接触力で接触させて該
有機薄膜に切削加工を行い、該切削加工が行われた有機
薄膜を加熱焼成して導電性薄膜を形成し、または、該有
機薄膜を加熱焼成してなる導電性薄膜と探針との間に作
用する原子間力によって、該導電性薄膜に所定の接触力
で接触させて該導電性薄膜に切削加工を行うことを特徴
とするものであり、また本発明の電気素子は前記した本
発明のいずれかの微細パターンの形成方法により形成さ
れた微細パターンで構成されていることを特徴とするも
のである。
に再現性良く作製することのできる微細パターンの形成
方法と、該微細パターンを有する量子効果電子デバイス
としての電気素子を提供することを目的としている。 【解決手段】本発明は、絶縁性基板上に超薄膜の有機薄
膜を形成し、該有機薄膜と探針との間に作用する原子間
力によって、該有機薄膜に所定の接触力で接触させて該
有機薄膜に切削加工を行い、該切削加工が行われた有機
薄膜を加熱焼成して導電性薄膜を形成し、または、該有
機薄膜を加熱焼成してなる導電性薄膜と探針との間に作
用する原子間力によって、該導電性薄膜に所定の接触力
で接触させて該導電性薄膜に切削加工を行うことを特徴
とするものであり、また本発明の電気素子は前記した本
発明のいずれかの微細パターンの形成方法により形成さ
れた微細パターンで構成されていることを特徴とするも
のである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、導電性微細パター
ンの形成方法及び導電性微細パターンを有する素子に関
し、とりわけ超微細構造を有する電子回路素子における
導電性微細パターンの形成方法及び電気素子に関する。
ンの形成方法及び導電性微細パターンを有する素子に関
し、とりわけ超微細構造を有する電子回路素子における
導電性微細パターンの形成方法及び電気素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体技術の目覚しい進歩により、大容
量ランダムアクセスメモリや高速ＣＰＵ等の超大規模集
積回路素子が開発され、多量のデータを高速に伝達する
ことが必須である現代の高度情報通信社会を支えてい
る。しかしながら、より大容量化・高速化への要請は留
まるところを知らず、現状の半導体材料・プロセス技術
開発においては、限界を超えるためのさまざまな試みが
続けられている。このような中で、ナノメートルサイズ
に構造制御された微細構造が生み出す量子効果に着目し
た新しい原理に基づく電子デバイスの探索的研究が行わ
れ、次世代のエレクトロニクスの基本構造として期待さ
れている。量子効果電子デバイスにおいて中心的役割を
担うこれらの微細構造は、量子ドットや量子細線と呼ば
れ、その大きさは電子波の波長と同程度である１００ナ
ノメートル以下の大きさである。特に、室温で動作する
素子を作製するためにはその大きさが３０ナノメートル
以下であることが求められる。これに対し、電子線リソ
グラフィー装置、集束イオンビーム加工装置等を用いた
微細加工プロセスが種々開発されているが、３０ナノメ
ートル以下の微細パターンを安定に再現性良く作製する
ことは困難であった。
量ランダムアクセスメモリや高速ＣＰＵ等の超大規模集
積回路素子が開発され、多量のデータを高速に伝達する
ことが必須である現代の高度情報通信社会を支えてい
る。しかしながら、より大容量化・高速化への要請は留
まるところを知らず、現状の半導体材料・プロセス技術
開発においては、限界を超えるためのさまざまな試みが
続けられている。このような中で、ナノメートルサイズ
に構造制御された微細構造が生み出す量子効果に着目し
た新しい原理に基づく電子デバイスの探索的研究が行わ
れ、次世代のエレクトロニクスの基本構造として期待さ
れている。量子効果電子デバイスにおいて中心的役割を
担うこれらの微細構造は、量子ドットや量子細線と呼ば
れ、その大きさは電子波の波長と同程度である１００ナ
ノメートル以下の大きさである。特に、室温で動作する
素子を作製するためにはその大きさが３０ナノメートル
以下であることが求められる。これに対し、電子線リソ
グラフィー装置、集束イオンビーム加工装置等を用いた
微細加工プロセスが種々開発されているが、３０ナノメ
ートル以下の微細パターンを安定に再現性良く作製する
ことは困難であった。
【０００３】最近、導電性を有する試料に対し、ナノメ
ートル以下の観察分解能を有する走査型トンネル顕微鏡
（ＳＴＭ）を用いて、より細かいパターンを描画する方
法が提案されている。例えば米国特許第４，７８５，１
８９号明細書ではＳＴＭ構成の低エネルギ電子線リソグ
ラフィ装置を提案している。これは基板上の導電性薄膜
上の電子線感光レジストに尖鋭な先端を有する探針を近
づけ、低エネルギの電子線を照射してレジストを描画す
るものである。また、特開平６−１１９９０１号公報に
示されているように、レジスト等を用いずＳＴＭの探針
で、直接、導電性を有する試料を加工する微細加工方法
も提案されている。さらに、絶縁性試料をナノメートル
以下の分解能で観察可能な原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）が
開発され、ＡＦＭを用いた微細加工方法も提案されてい
る（特開平６−１５１３９２号公報、特開平６−２９１
０３１号公報）。ＡＦＭは、試料に導電性を必要とせ
ず、レジスト等の絶縁性を有する試料の加工が可能であ
るため、広い応用が期待されている。
ートル以下の観察分解能を有する走査型トンネル顕微鏡
（ＳＴＭ）を用いて、より細かいパターンを描画する方
法が提案されている。例えば米国特許第４，７８５，１
８９号明細書ではＳＴＭ構成の低エネルギ電子線リソグ
ラフィ装置を提案している。これは基板上の導電性薄膜
上の電子線感光レジストに尖鋭な先端を有する探針を近
づけ、低エネルギの電子線を照射してレジストを描画す
るものである。また、特開平６−１１９９０１号公報に
示されているように、レジスト等を用いずＳＴＭの探針
で、直接、導電性を有する試料を加工する微細加工方法
も提案されている。さらに、絶縁性試料をナノメートル
以下の分解能で観察可能な原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）が
開発され、ＡＦＭを用いた微細加工方法も提案されてい
る（特開平６−１５１３９２号公報、特開平６−２９１
０３１号公報）。ＡＦＭは、試料に導電性を必要とせ
ず、レジスト等の絶縁性を有する試料の加工が可能であ
るため、広い応用が期待されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、室温で動作
する量子効果電子デバイス実現のために、一般的には３
０ナノメートル以下の導電性微細構造を絶縁体上に作製
することが求められる。この課題に対し、ＳＴＭの探針
を用いた微細加工方法では、試料が導電性を有すること
が必要であるため、所望の導電性微細構造を作製するこ
とは可能であるものの、作製した複数の微細構造の間を
電気的に絶縁することが難しいという問題があった。ま
た、前記加工方法のうち、ＳＴＭやＡＦＭの探針により
基板上のレジストを切削加工し、これをマスクとして現
像等のプロセスを経て基板に微細構造を作製する方法に
おいても、現像プロセスにおいてパターンがだれてしま
い、所望の微細構造が得られない場合があった。
する量子効果電子デバイス実現のために、一般的には３
０ナノメートル以下の導電性微細構造を絶縁体上に作製
することが求められる。この課題に対し、ＳＴＭの探針
を用いた微細加工方法では、試料が導電性を有すること
が必要であるため、所望の導電性微細構造を作製するこ
とは可能であるものの、作製した複数の微細構造の間を
電気的に絶縁することが難しいという問題があった。ま
た、前記加工方法のうち、ＳＴＭやＡＦＭの探針により
基板上のレジストを切削加工し、これをマスクとして現
像等のプロセスを経て基板に微細構造を作製する方法に
おいても、現像プロセスにおいてパターンがだれてしま
い、所望の微細構造が得られない場合があった。
【０００５】そこで、本発明は、上記のような課題を解
決し、絶縁性基板上に微細パターンを安定に再現性良く
作製することのできる微細パターンの形成方法と、該微
細パターンを有する量子効果電子デバイスとしての電気
素子を提供することを目的としている。
決し、絶縁性基板上に微細パターンを安定に再現性良く
作製することのできる微細パターンの形成方法と、該微
細パターンを有する量子効果電子デバイスとしての電気
素子を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するために、微細パターンの形成方法及び該微細パタ
ーンを有する電気素子をつぎのように構成したことを特
徴とするものである。すなわち、本発明の微細パターン
の形成方法は、絶縁性基板上に超薄膜の有機薄膜を形成
し、該有機薄膜と探針との間に作用する原子間力によっ
て、該有機薄膜に所定の接触力で接触させて該有機薄膜
に切削加工を行い、該切削加工が行われた有機薄膜を加
熱焼成して導電性薄膜を形成し、または、該有機薄膜を
加熱焼成してなる導電性薄膜と探針との間に作用する原
子間力によって、該導電性薄膜に所定の接触力で接触さ
せて該導電性薄膜に切削加工を行うことを特徴としてい
る。また、本発明の微細パターンの形成方法は、前記有
機薄膜が、有機材料を累積することによって形成される
ことを特徴としている。また、本発明の微細パターンの
形成方法は、前記導電性薄膜の膜厚が２０ナノメートル
以下であることを特徴としている。また、本発明の微細
パターンの形成方法は、前記切削加工が行われた有機薄
膜を加熱焼成して形成された導電性薄膜、または、前記
有機薄膜を加熱焼成してなる導電性薄膜は、これらの有
機薄膜を加熱焼成することにより、該有機薄膜をアモル
ファスカーボン化またはグラファイト化して形成したこ
とを特徴としている。また、本発明の微細パターンの形
成方法は、前記探針の前記有機薄膜に対する接触力を、
３×１０-8〜３×１０-4［Ｎ］の範囲とし、また、前記
探針の前記導電性薄膜に対する接触力を、３×１０-6〜
３×１０-4［Ｎ］の範囲としたことを特徴としている。
また、本発明の微細パターンの形成方法は、前記有機薄
膜が、金属を有する有機薄膜であることを特徴としてい
る。また、本発明の微細パターンの形成方法は、前記有
機薄膜に切削加工を行い、該切削加工が行われた有機薄
膜を加熱焼成して金属薄膜を形成し、または、前記有機
薄膜を加熱焼成して形成した金属薄膜に、切削加工を行
うことを特徴としている。また、本発明の微細パターン
の形成方法は、前記金属薄膜の切削加工において、前記
探針の前記金属薄膜に対する接触力が、３×１０-7〜３
×１０-4［Ｎ］の範囲であることを特徴としている。ま
た、本発明の電気素子は、絶縁性基板上に微細パターン
を有する電気素子であって、該微細パターンが上記した
いずれかに記載の本発明の微細パターンの形成方法によ
り形成された微細パターンで構成されていることを特徴
としている。また、本発明の電気素子は、前記微細パタ
ーンが、絶縁性基板上に形成された第１の電極〜第３の
電極との接合部分に作製された微小島状電極からなり、
該微小島状電極は、該微小島状電極と該第１〜第３の電
極におけるそれぞれの電極との間に形成された溝パター
ンからなる微小接合を介して構成されていることを特徴
としている。また、本発明の電気素子は、前記微細パタ
ーンが、絶縁性基板上に形成された第１の電極と第２の
電極との接合部分に作製された多段トンネル接合からな
り、該多段トンネル接合は、該第１と第２の電極の接合
部分において、溝パターンからなる複数の微小接合と該
微小接合間に形成される複数の微小島状電極とを交互に
配置して構成されていることを特徴としている。また、
本発明の電気素子は、前記微細パターンが、絶縁性基板
上に形成された第１の電極と第２の電極との接合部分に
作製されたアンチドット格子からなり、該アンチドット
格子は、該第１と第２の電極の接合部分において、該絶
縁性基板面内２次元に周期的に配置された複数の微小穴
により構成されているいることを特徴としている。
成するために、微細パターンの形成方法及び該微細パタ
ーンを有する電気素子をつぎのように構成したことを特
徴とするものである。すなわち、本発明の微細パターン
の形成方法は、絶縁性基板上に超薄膜の有機薄膜を形成
し、該有機薄膜と探針との間に作用する原子間力によっ
て、該有機薄膜に所定の接触力で接触させて該有機薄膜
に切削加工を行い、該切削加工が行われた有機薄膜を加
熱焼成して導電性薄膜を形成し、または、該有機薄膜を
加熱焼成してなる導電性薄膜と探針との間に作用する原
子間力によって、該導電性薄膜に所定の接触力で接触さ
せて該導電性薄膜に切削加工を行うことを特徴としてい
る。また、本発明の微細パターンの形成方法は、前記有
機薄膜が、有機材料を累積することによって形成される
ことを特徴としている。また、本発明の微細パターンの
形成方法は、前記導電性薄膜の膜厚が２０ナノメートル
以下であることを特徴としている。また、本発明の微細
パターンの形成方法は、前記切削加工が行われた有機薄
膜を加熱焼成して形成された導電性薄膜、または、前記
有機薄膜を加熱焼成してなる導電性薄膜は、これらの有
機薄膜を加熱焼成することにより、該有機薄膜をアモル
ファスカーボン化またはグラファイト化して形成したこ
とを特徴としている。また、本発明の微細パターンの形
成方法は、前記探針の前記有機薄膜に対する接触力を、
３×１０-8〜３×１０-4［Ｎ］の範囲とし、また、前記
探針の前記導電性薄膜に対する接触力を、３×１０-6〜
３×１０-4［Ｎ］の範囲としたことを特徴としている。
また、本発明の微細パターンの形成方法は、前記有機薄
膜が、金属を有する有機薄膜であることを特徴としてい
る。また、本発明の微細パターンの形成方法は、前記有
機薄膜に切削加工を行い、該切削加工が行われた有機薄
膜を加熱焼成して金属薄膜を形成し、または、前記有機
薄膜を加熱焼成して形成した金属薄膜に、切削加工を行
うことを特徴としている。また、本発明の微細パターン
の形成方法は、前記金属薄膜の切削加工において、前記
探針の前記金属薄膜に対する接触力が、３×１０-7〜３
×１０-4［Ｎ］の範囲であることを特徴としている。ま
た、本発明の電気素子は、絶縁性基板上に微細パターン
を有する電気素子であって、該微細パターンが上記した
いずれかに記載の本発明の微細パターンの形成方法によ
り形成された微細パターンで構成されていることを特徴
としている。また、本発明の電気素子は、前記微細パタ
ーンが、絶縁性基板上に形成された第１の電極〜第３の
電極との接合部分に作製された微小島状電極からなり、
該微小島状電極は、該微小島状電極と該第１〜第３の電
極におけるそれぞれの電極との間に形成された溝パター
ンからなる微小接合を介して構成されていることを特徴
としている。また、本発明の電気素子は、前記微細パタ
ーンが、絶縁性基板上に形成された第１の電極と第２の
電極との接合部分に作製された多段トンネル接合からな
り、該多段トンネル接合は、該第１と第２の電極の接合
部分において、溝パターンからなる複数の微小接合と該
微小接合間に形成される複数の微小島状電極とを交互に
配置して構成されていることを特徴としている。また、
本発明の電気素子は、前記微細パターンが、絶縁性基板
上に形成された第１の電極と第２の電極との接合部分に
作製されたアンチドット格子からなり、該アンチドット
格子は、該第１と第２の電極の接合部分において、該絶
縁性基板面内２次元に周期的に配置された複数の微小穴
により構成されているいることを特徴としている。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明は上記構成により、膜厚２
０ナノメートル以下の表面平滑性が極めて良好な超薄膜
が形成された絶縁性基板上に、３０ナノメートル以下の
線幅の微細パターンを、安定に再現性良く形成すること
が可能となる。本発明の有機薄膜に切削加工を行い、該
切削加工が行われた有機薄膜を加熱焼成する微細パター
ンの形成法によれば、切削加工時において探針と有機薄
膜との間に必要とされる接触力が小さくて済むので、該
接触力によって探針先端が破壊される危険性を少なくす
ることができる。また、本発明の有機薄膜を加熱焼成
し、アモルファスカーボン化またはグラファイト化し、
これに対して切削加工を行う微細パターンの形成法によ
れば、加工後における現像等の後プロセスを必要としな
い直接加工プロセスであるので、加工後にパターン輪郭
がぼやけたりすることがなく、より微細なパターンを形
成することが可能となる。また、本発明の金属を有する
有機薄膜を加熱焼成して形成した金属薄膜に対し、前記
切削加工を行う微細パターンの形成法によれば、前記の
直接加工プロセスの利点に加え、これによると金属から
なる微細加工パターンを得ることができるので、これを
用いて電子素子を構成した場合、電気抵抗が低く発熱の
少ない低消費電力の素子を実現することが可能となる。
また、本発明の金属を有する有機薄膜に切削加工を行
い、該切削加工が行われた有機薄膜を加熱焼成して金属
薄膜を形成する微細パターンの形成法によれば、切削加
工時において探針と有機薄膜との間に必要とされる接触
力が小さくて済むので、該接触力によって探針先端が破
壊される危険性を少なくすることができ、また、電子素
子を構成した場合に電気抵抗が低く発熱の少ない低消費
電力の素子を実現することができる。
０ナノメートル以下の表面平滑性が極めて良好な超薄膜
が形成された絶縁性基板上に、３０ナノメートル以下の
線幅の微細パターンを、安定に再現性良く形成すること
が可能となる。本発明の有機薄膜に切削加工を行い、該
切削加工が行われた有機薄膜を加熱焼成する微細パター
ンの形成法によれば、切削加工時において探針と有機薄
膜との間に必要とされる接触力が小さくて済むので、該
接触力によって探針先端が破壊される危険性を少なくす
ることができる。また、本発明の有機薄膜を加熱焼成
し、アモルファスカーボン化またはグラファイト化し、
これに対して切削加工を行う微細パターンの形成法によ
れば、加工後における現像等の後プロセスを必要としな
い直接加工プロセスであるので、加工後にパターン輪郭
がぼやけたりすることがなく、より微細なパターンを形
成することが可能となる。また、本発明の金属を有する
有機薄膜を加熱焼成して形成した金属薄膜に対し、前記
切削加工を行う微細パターンの形成法によれば、前記の
直接加工プロセスの利点に加え、これによると金属から
なる微細加工パターンを得ることができるので、これを
用いて電子素子を構成した場合、電気抵抗が低く発熱の
少ない低消費電力の素子を実現することが可能となる。
また、本発明の金属を有する有機薄膜に切削加工を行
い、該切削加工が行われた有機薄膜を加熱焼成して金属
薄膜を形成する微細パターンの形成法によれば、切削加
工時において探針と有機薄膜との間に必要とされる接触
力が小さくて済むので、該接触力によって探針先端が破
壊される危険性を少なくすることができ、また、電子素
子を構成した場合に電気抵抗が低く発熱の少ない低消費
電力の素子を実現することができる。
【０００８】また、本発明の微細パターンの形成方法に
よって作製された微細パターンで電気素子を構成するこ
とにより、室温で動作可能な量子効果電子デバイスを実
現することができる。本発明の微細パターンの形成方法
により形成された電気素子のうち、その微細パターン
が、前記した絶縁性基板上に形成された第１の電極〜第
３の電極との接合部分に作製された微小島状電極からな
る電気素子においては、第１の電極−第２の電極間に電
圧を印加すると、第１の電極と微小島状電極との間、微
小島状電極と第２の電極との間に電子のトンネリングが
生じる。このとき、微小島状電極と第１、第２の電極と
の間の微小接合の電気容量が非常に小さい場合、室温に
おいてもクーロン・ブロッケード現象が観測され、第１
の電極−第２の電極間に印加される電圧に対して第１の
電極−第２の電極間に流れる電流が階段状の特性を示
す。このような特性を示す状態で、さらに第３の電極に
別の電気信号を加えることにより、第１の電極−第２の
電極間電流を大きく変調することができる。したがっ
て、この電気素子はトランジスタのような増幅素子やス
イッチング素子として動作する。また、本発明の微細パ
ターンの形成方法により形成された電気素子のうち、そ
の微細パターンが、前記した絶縁性基板上に形成された
第１の電極と第２の電極との接合部分に作製された多段
トンネル接合からなる電気素子においては、第１の電極
−第２の電極間に電圧を印加すると、第１の電極と第２
の電極との間の微小多段トンネル接合の部分で電子のト
ンネリングが生じる。このとき、多段トンネル接合にお
ける電極の配置周期が電子の波長程度である場合、室温
においても電子がトンネリングする際に干渉現象が観測
され、第１の電極−第２の電極間に印加される電圧に対
して第１の電極−第２の電極間に流れる電流に負性抵抗
特性を示す。したがって、この電気素子は発振器やスイ
ッチング素子として動作する。また、本発明の微細パタ
ーンの形成方法により形成された電気素子のうち、その
微細パターンが、前記した絶縁性基板上に形成された第
１の電極と第２の電極との接合部分に作製されたアンチ
ドット格子からなる電気素子においては、第１の電極と
第２の電極との間に電圧を印加し、２次元アンチドット
格子部分に電流を流した状態で、基板法線方向に外部磁
場を印加する。このとき、外部磁場印加により、２次元
アンチドット格子部分を通る電子がサイクロトロン運動
を行なう。電子のサイクロトロン直径と２次元アンチド
ット格子の周期と一致したとき、電子がアンチドットを
周回する局在軌道に落ち込むことにより磁気抵抗が増大
する。２次元アンチドット格子１２０８の配置周期が電
子の波長程度である場合、室温においても磁気抵抗の増
大現象が観測される。したがって、この電気素子は磁場
による電流スイッチング素子として動作する。
よって作製された微細パターンで電気素子を構成するこ
とにより、室温で動作可能な量子効果電子デバイスを実
現することができる。本発明の微細パターンの形成方法
により形成された電気素子のうち、その微細パターン
が、前記した絶縁性基板上に形成された第１の電極〜第
３の電極との接合部分に作製された微小島状電極からな
る電気素子においては、第１の電極−第２の電極間に電
圧を印加すると、第１の電極と微小島状電極との間、微
小島状電極と第２の電極との間に電子のトンネリングが
生じる。このとき、微小島状電極と第１、第２の電極と
の間の微小接合の電気容量が非常に小さい場合、室温に
おいてもクーロン・ブロッケード現象が観測され、第１
の電極−第２の電極間に印加される電圧に対して第１の
電極−第２の電極間に流れる電流が階段状の特性を示
す。このような特性を示す状態で、さらに第３の電極に
別の電気信号を加えることにより、第１の電極−第２の
電極間電流を大きく変調することができる。したがっ
て、この電気素子はトランジスタのような増幅素子やス
イッチング素子として動作する。また、本発明の微細パ
ターンの形成方法により形成された電気素子のうち、そ
の微細パターンが、前記した絶縁性基板上に形成された
第１の電極と第２の電極との接合部分に作製された多段
トンネル接合からなる電気素子においては、第１の電極
−第２の電極間に電圧を印加すると、第１の電極と第２
の電極との間の微小多段トンネル接合の部分で電子のト
ンネリングが生じる。このとき、多段トンネル接合にお
ける電極の配置周期が電子の波長程度である場合、室温
においても電子がトンネリングする際に干渉現象が観測
され、第１の電極−第２の電極間に印加される電圧に対
して第１の電極−第２の電極間に流れる電流に負性抵抗
特性を示す。したがって、この電気素子は発振器やスイ
ッチング素子として動作する。また、本発明の微細パタ
ーンの形成方法により形成された電気素子のうち、その
微細パターンが、前記した絶縁性基板上に形成された第
１の電極と第２の電極との接合部分に作製されたアンチ
ドット格子からなる電気素子においては、第１の電極と
第２の電極との間に電圧を印加し、２次元アンチドット
格子部分に電流を流した状態で、基板法線方向に外部磁
場を印加する。このとき、外部磁場印加により、２次元
アンチドット格子部分を通る電子がサイクロトロン運動
を行なう。電子のサイクロトロン直径と２次元アンチド
ット格子の周期と一致したとき、電子がアンチドットを
周回する局在軌道に落ち込むことにより磁気抵抗が増大
する。２次元アンチドット格子１２０８の配置周期が電
子の波長程度である場合、室温においても磁気抵抗の増
大現象が観測される。したがって、この電気素子は磁場
による電流スイッチング素子として動作する。
【０００９】
【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する。 ［実施例１］図１は本発明の特徴を最もよく表す図であ
り、この図に基づいて本発明の微細加工方法を説明す
る。同図において１０２は絶縁性基板、１０１は絶縁性
基板上に設けられた導電性薄膜、１０３は自由端先端に
探針１０４を有するカンチレバーである。カンチレバー
自由端がｚ方向に撓むことにより、探針１０４はｚ方向
に移動可能である。ここで、絶縁性基板１０２として、
石英やサファイヤ、ガラス、Ｓｉ、ＧａＡｓのへき開面
や研磨面等の絶縁性を有し、かつナノメートルオーダー
の平坦性を有するものを選択する。導電性薄膜１０１と
しては、絶縁性基板より柔かく、導電性材料からなる膜
厚１０［ｎｍ］程度の薄膜を選択する。この薄膜の作製
法については詳細に後述する。探針１０４としては、ダ
イヤモンド、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4等、導
電性薄膜１０２より固い材料からなり、先端が尖鋭化さ
れたものを選択する。このとき、本発明の微細パターン
加工のために、探針（１０４）先端の曲率半径は３０
［ｎｍ］以下であることが必要であるが、好ましくは、
１０［ｎｍ］以下であることが望ましい。
り、この図に基づいて本発明の微細加工方法を説明す
る。同図において１０２は絶縁性基板、１０１は絶縁性
基板上に設けられた導電性薄膜、１０３は自由端先端に
探針１０４を有するカンチレバーである。カンチレバー
自由端がｚ方向に撓むことにより、探針１０４はｚ方向
に移動可能である。ここで、絶縁性基板１０２として、
石英やサファイヤ、ガラス、Ｓｉ、ＧａＡｓのへき開面
や研磨面等の絶縁性を有し、かつナノメートルオーダー
の平坦性を有するものを選択する。導電性薄膜１０１と
しては、絶縁性基板より柔かく、導電性材料からなる膜
厚１０［ｎｍ］程度の薄膜を選択する。この薄膜の作製
法については詳細に後述する。探針１０４としては、ダ
イヤモンド、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4等、導
電性薄膜１０２より固い材料からなり、先端が尖鋭化さ
れたものを選択する。このとき、本発明の微細パターン
加工のために、探針（１０４）先端の曲率半径は３０
［ｎｍ］以下であることが必要であるが、好ましくは、
１０［ｎｍ］以下であることが望ましい。
【００１０】カンチレバー１０３はｚ方向駆動素子１０
７に取り付けられ、コンピュータ１０６から出力される
ｚ方向駆動信号によりｚ方向に移動される。これにより
探針（１０４）先端を導電性薄膜１０１に対して所定の
力で接触させることができる。探針（１０４）先端と導
電性薄膜１０１の間に働く接触力は次のようにして検出
される。レーザー１０８から出力されるレーザー光ビー
ムをレンズ１０９を通してカンチレバー１０３先端の背
面（導電性薄膜対向面と反対面）に照射し、この反射光
ビームを２分割フォトダイオード１１０に入力する。２
分割フォトダイオード１１０の差出力を差信号算出回路
１１１で算出し、この結果をコンピュータ１０６に入力
する。コンピュータ１０６において、２分割フォトダイ
オード１１０上の反射光ビームスポット移動量から反射
光ビームの角度変化量、さらにカンチレバー１０３のｚ
方向撓み量Δｚを求める。カンチレバー１０３の撓みに
関する弾性定数をｋとすると、探針（１０４）先端と導
電性薄膜１０１との間に働く接触力はｋΔｚと算出され
る。以上のようにして探針（１０４）先端と導電性薄膜
１０１との間に働く接触力を検知しながらｚ方向駆動素
子１０７を駆動することにより、接触力を所定の値に設
定することが可能である。
７に取り付けられ、コンピュータ１０６から出力される
ｚ方向駆動信号によりｚ方向に移動される。これにより
探針（１０４）先端を導電性薄膜１０１に対して所定の
力で接触させることができる。探針（１０４）先端と導
電性薄膜１０１の間に働く接触力は次のようにして検出
される。レーザー１０８から出力されるレーザー光ビー
ムをレンズ１０９を通してカンチレバー１０３先端の背
面（導電性薄膜対向面と反対面）に照射し、この反射光
ビームを２分割フォトダイオード１１０に入力する。２
分割フォトダイオード１１０の差出力を差信号算出回路
１１１で算出し、この結果をコンピュータ１０６に入力
する。コンピュータ１０６において、２分割フォトダイ
オード１１０上の反射光ビームスポット移動量から反射
光ビームの角度変化量、さらにカンチレバー１０３のｚ
方向撓み量Δｚを求める。カンチレバー１０３の撓みに
関する弾性定数をｋとすると、探針（１０４）先端と導
電性薄膜１０１との間に働く接触力はｋΔｚと算出され
る。以上のようにして探針（１０４）先端と導電性薄膜
１０１との間に働く接触力を検知しながらｚ方向駆動素
子１０７を駆動することにより、接触力を所定の値に設
定することが可能である。
【００１１】絶縁性基板１０２はｘｙステージ１０５上
に取り付けられている。コンピュータ１０６から出力さ
れるｘ方向駆動信号およびｙ方向駆動信号によりｘｙス
テージ１０５を駆動し、探針１０４に対しｘｙ方向に相
対的に導電性薄膜１０１および絶縁性基板１０２を相対
移動させる。図３に示すように探針（１０４）先端が絶
縁性基板１０２面に達するまで導電性薄膜１０１に対し
て潜り込む程度の接触力を加えた状態でｘｙステージ１
０５をｘｙ方向に駆動すると、探針（１０４）先端が導
電性薄膜１０１を切削し、微細加工パターン１１２を形
成することができる。このときコンピュータ１０６から
いろいろなパターンでｘ方向駆動信号およびｙ方向駆動
信号を出力することにより細線や細溝を組み合わせた任
意の形の微細加工パターンが形成可能である。
に取り付けられている。コンピュータ１０６から出力さ
れるｘ方向駆動信号およびｙ方向駆動信号によりｘｙス
テージ１０５を駆動し、探針１０４に対しｘｙ方向に相
対的に導電性薄膜１０１および絶縁性基板１０２を相対
移動させる。図３に示すように探針（１０４）先端が絶
縁性基板１０２面に達するまで導電性薄膜１０１に対し
て潜り込む程度の接触力を加えた状態でｘｙステージ１
０５をｘｙ方向に駆動すると、探針（１０４）先端が導
電性薄膜１０１を切削し、微細加工パターン１１２を形
成することができる。このときコンピュータ１０６から
いろいろなパターンでｘ方向駆動信号およびｙ方向駆動
信号を出力することにより細線や細溝を組み合わせた任
意の形の微細加工パターンが形成可能である。
【００１２】なお、微細加工パターン形成の際に必要と
なる導電性薄膜１０１に対する探針１０４のｘｙ方向の
位置合わせは特開平０５−７４４０３号公報、特開平０
５−２１７８６１号公報に記載されているようにＡＦＭ
の原理を用いて行う。本発明においては、切削加工が起
こらない程度に接触力を低減した状態で導電性薄膜１０
１上の探針１０４のｘｙ方向２次元相対走査を行い、そ
の際のカンチレバー１０３の撓み量を検出することによ
り、導電性薄膜１０１の表面形状あるいは位置合わせマ
ーカーを検出する。検出した表面形状あるいはマーカー
の位置から逆に導電性薄膜上の微細加工を行うべき位置
を検出し、その位置に探針を移動する。その後、切削加
工に必要な接触力を加えて微細加工を行う。
なる導電性薄膜１０１に対する探針１０４のｘｙ方向の
位置合わせは特開平０５−７４４０３号公報、特開平０
５−２１７８６１号公報に記載されているようにＡＦＭ
の原理を用いて行う。本発明においては、切削加工が起
こらない程度に接触力を低減した状態で導電性薄膜１０
１上の探針１０４のｘｙ方向２次元相対走査を行い、そ
の際のカンチレバー１０３の撓み量を検出することによ
り、導電性薄膜１０１の表面形状あるいは位置合わせマ
ーカーを検出する。検出した表面形状あるいはマーカー
の位置から逆に導電性薄膜上の微細加工を行うべき位置
を検出し、その位置に探針を移動する。その後、切削加
工に必要な接触力を加えて微細加工を行う。
【００１３】さて、上記の微細パターン形成方法で作製
される微細加工パターンの最小線幅は、探針形状に由来
する制限から、探針先端の曲率半径、および、探針先端
のアスペクト比（＝探針高さ／底辺）、導電性薄膜の膜
厚で決まる。導電性薄膜の膜厚がたとえ大きくても、原
理的には探針先端形状のアスペクト比（＝探針高さ／底
辺）を大きくすればするほど、および、探針先端の曲率
半径を小さくすればするほど、より細い線幅の加工を行
うことが可能のはずである。しかしながら、現実的には
切削時に探針先端に加わる力に対する探針先端の強度に
限界があり、１０［ｎｍ］と現状で得られる最も先端曲
率半径の小さい探針を用いても最小線幅は膜厚と同程度
かあるいはそれよりやや大きいものとなる。
される微細加工パターンの最小線幅は、探針形状に由来
する制限から、探針先端の曲率半径、および、探針先端
のアスペクト比（＝探針高さ／底辺）、導電性薄膜の膜
厚で決まる。導電性薄膜の膜厚がたとえ大きくても、原
理的には探針先端形状のアスペクト比（＝探針高さ／底
辺）を大きくすればするほど、および、探針先端の曲率
半径を小さくすればするほど、より細い線幅の加工を行
うことが可能のはずである。しかしながら、現実的には
切削時に探針先端に加わる力に対する探針先端の強度に
限界があり、１０［ｎｍ］と現状で得られる最も先端曲
率半径の小さい探針を用いても最小線幅は膜厚と同程度
かあるいはそれよりやや大きいものとなる。
【００１４】また、切削加工において、導電性薄膜に対
する探針の切削加工深さが深くなると、探針が導電性薄
膜から受ける応力が大きくなる。そのため、図２に示す
ように厚い導電性薄膜２０２の場合に探針が導電性薄膜
から受ける応力２０１は、膜厚が小さい場合（図３）に
比べ大きくなる。したがって、膜厚が大きいと切削加工
のために大きな接触力を加えなければならず、これが探
針先端の破損を引き起こしてしまう。この点からも本発
明の切削加工のためには導電性薄膜の膜厚は小さいこと
が望ましい。以上の点より、本発明の目的であるところ
の３０［ｎｍ］以下の線幅の加工を行うためには、導電
性薄膜の膜厚を最大でも２０［ｎｍ］以下、望ましくは
１０［ｎｍ］以下とする必要がある。本実施例では、後
に詳述する方法で作製した１０［ｎｍ］の膜厚の導電性
薄膜に対し、先端曲率半径が１０［ｎｍ］の探針（１０
４）を用いて切削加工を行えば、線幅が１０［ｎｍ］の
パターン、例えば１０［ｎｍ］幅の導電性細線１１３や
１０［ｎｍ］幅の絶縁性細溝１１４の形成が可能であっ
た。
する探針の切削加工深さが深くなると、探針が導電性薄
膜から受ける応力が大きくなる。そのため、図２に示す
ように厚い導電性薄膜２０２の場合に探針が導電性薄膜
から受ける応力２０１は、膜厚が小さい場合（図３）に
比べ大きくなる。したがって、膜厚が大きいと切削加工
のために大きな接触力を加えなければならず、これが探
針先端の破損を引き起こしてしまう。この点からも本発
明の切削加工のためには導電性薄膜の膜厚は小さいこと
が望ましい。以上の点より、本発明の目的であるところ
の３０［ｎｍ］以下の線幅の加工を行うためには、導電
性薄膜の膜厚を最大でも２０［ｎｍ］以下、望ましくは
１０［ｎｍ］以下とする必要がある。本実施例では、後
に詳述する方法で作製した１０［ｎｍ］の膜厚の導電性
薄膜に対し、先端曲率半径が１０［ｎｍ］の探針（１０
４）を用いて切削加工を行えば、線幅が１０［ｎｍ］の
パターン、例えば１０［ｎｍ］幅の導電性細線１１３や
１０［ｎｍ］幅の絶縁性細溝１１４の形成が可能であっ
た。
【００１５】一般に、導電性薄膜の作製法としては蒸着
法やスパッタ法、エピタキシャル成長法等種々が存在す
るが、これらの方法では膜厚２０［ｎｍ］以下の導電性
薄膜を絶縁体上にナノメートルレベルで均質・平坦に作
製することは難しい。以下に本発明における導電性薄膜
１０１の作製方法の詳細について説明する。図４は第１
の導電性薄膜作製方法および微細加工方法を示す図であ
る。図４ａにおいて、４０１は絶縁性基板、４０２は絶
縁性基板４０１上に作製されたＬＢ膜である。ＬＢ膜は
有機材料の単分子膜を累積することによって作製される
超薄膜であり、具体的には以下に示す方法によって作製
される。一分子内に飽和・不飽和炭化水素基、縮合多環
芳香族基等の疎水性を示す部位と、カルボキシル基、エ
ステル基等の親水性を示す部位とを有する両親媒性有機
化合物をクロロホルム、ベンゼン等の溶剤に溶解させ
る。図５に示す装置を用いて、この溶液を水相５０１上
に展開させる。このとき、有機化合物分子５０４は水相
表面側（下側）に分子中の親水性の部位５０５を向け、
逆側（上側）に疎水性の部位５０６を向けるように水相
（５０１）表面上で膜状に展開する（図５ａ）。
法やスパッタ法、エピタキシャル成長法等種々が存在す
るが、これらの方法では膜厚２０［ｎｍ］以下の導電性
薄膜を絶縁体上にナノメートルレベルで均質・平坦に作
製することは難しい。以下に本発明における導電性薄膜
１０１の作製方法の詳細について説明する。図４は第１
の導電性薄膜作製方法および微細加工方法を示す図であ
る。図４ａにおいて、４０１は絶縁性基板、４０２は絶
縁性基板４０１上に作製されたＬＢ膜である。ＬＢ膜は
有機材料の単分子膜を累積することによって作製される
超薄膜であり、具体的には以下に示す方法によって作製
される。一分子内に飽和・不飽和炭化水素基、縮合多環
芳香族基等の疎水性を示す部位と、カルボキシル基、エ
ステル基等の親水性を示す部位とを有する両親媒性有機
化合物をクロロホルム、ベンゼン等の溶剤に溶解させ
る。図５に示す装置を用いて、この溶液を水相５０１上
に展開させる。このとき、有機化合物分子５０４は水相
表面側（下側）に分子中の親水性の部位５０５を向け、
逆側（上側）に疎水性の部位５０６を向けるように水相
（５０１）表面上で膜状に展開する（図５ａ）。
【００１６】この展開膜５０２が水相５０１上を自由に
拡散して広がりすぎないように仕切り板（又は浮子）５
０３を設け、展開膜５０２の展開面積を制限して有機化
合物分子５０４の集合状態を制御し、その集合状態に対
応する表面圧を検知する。仕切り板５０３を動かすこと
により展開面積を縮小して有機化合物分子５０４の集合
状態を制御し、表面圧を徐々に上昇させ、膜の製造に適
する値の表面圧に設定することができる（図５ｂ）。こ
の表面圧を維持しながら、図６に示すように静かに清浄
な基板５０４を垂直に下降（図６ａ）又は上昇（図６
ｂ）させることにより有機化合物の単分子膜６０１また
はその累積膜６０２が基板５０４上に移し取られる。こ
のような単分子膜６０１は図７ａに模式的に示す如く分
子が秩序正しく配列した膜である。単分子膜６０１は以
上のように製造されるが、前記の操作を所定の回数繰り
返すことにより所定の累積数（＝層数）の累積膜が形成
される。図７ｂに累積数４（＝４層）の累積膜７０１の
例を示す。以上に示したように、ＬＢ膜では有機化合物
分子の選択および累積数により累積膜の膜厚を変化させ
ることができる。一例として、有機化合物材料としてア
ラキジン酸を選択すると、単分子膜厚は約２．５［ｎ
ｍ］であるので、この場合は単分子膜を８層累積するこ
とにより、約２０［ｎｍ］膜厚の薄膜を形成することが
できる。以上のようにして作製された絶縁性基板４０１
上のＬＢ膜４０２（図４ａ参照）を焼成することによ
り、ＬＢ膜４０２をアモルファスカーボン化あるいはグ
ラファイト化させ、絶縁性基板４０１上に導電性薄膜４
０３を作製する（図４ｂ参照）。
拡散して広がりすぎないように仕切り板（又は浮子）５
０３を設け、展開膜５０２の展開面積を制限して有機化
合物分子５０４の集合状態を制御し、その集合状態に対
応する表面圧を検知する。仕切り板５０３を動かすこと
により展開面積を縮小して有機化合物分子５０４の集合
状態を制御し、表面圧を徐々に上昇させ、膜の製造に適
する値の表面圧に設定することができる（図５ｂ）。こ
の表面圧を維持しながら、図６に示すように静かに清浄
な基板５０４を垂直に下降（図６ａ）又は上昇（図６
ｂ）させることにより有機化合物の単分子膜６０１また
はその累積膜６０２が基板５０４上に移し取られる。こ
のような単分子膜６０１は図７ａに模式的に示す如く分
子が秩序正しく配列した膜である。単分子膜６０１は以
上のように製造されるが、前記の操作を所定の回数繰り
返すことにより所定の累積数（＝層数）の累積膜が形成
される。図７ｂに累積数４（＝４層）の累積膜７０１の
例を示す。以上に示したように、ＬＢ膜では有機化合物
分子の選択および累積数により累積膜の膜厚を変化させ
ることができる。一例として、有機化合物材料としてア
ラキジン酸を選択すると、単分子膜厚は約２．５［ｎ
ｍ］であるので、この場合は単分子膜を８層累積するこ
とにより、約２０［ｎｍ］膜厚の薄膜を形成することが
できる。以上のようにして作製された絶縁性基板４０１
上のＬＢ膜４０２（図４ａ参照）を焼成することによ
り、ＬＢ膜４０２をアモルファスカーボン化あるいはグ
ラファイト化させ、絶縁性基板４０１上に導電性薄膜４
０３を作製する（図４ｂ参照）。
【００１７】以下、焼成プロセスについて説明する。本
焼成プロセスにおいては、前記有機化合物の少なくとも
一部、好ましくは全てが炭化すれば良く、焼成温度は６
００〜３０００℃である。上記焼成温度の範囲におい
て、低温ではアモルファスカーボンが得られ、１８００
℃以上の高温になるほどグラファイト化しやすい。この
場合、高温にすればするほど欠陥の少ないグラファイト
を得ることができるが、素子作製の観点からは、絶縁性
基板４０１や、絶縁性基板上に前プロセスで既に作製さ
れている金属配線パターン等の使用部材の耐熱性に関す
る制約から出来るだけ低温で処理することが好ましい。
以上の点から、焼成温度としては、６００℃〜１５００
℃が好適であり、より好ましくは６００〜１０００℃で
ある。また、焼成プロセスは真空下や窒素雰囲気下等、
酸素が稀薄な条件で行うことが望ましい。本焼成プロセ
スを用いてＬＢ膜を焼成した場合、焼成前の膜厚に比
べ、焼成後に得られる導電性薄膜の膜厚は１／２〜１／
４に減少する。一般的に焼成温度６００〜１０００℃で
は膜厚は約１／２になり、焼成温度をより高くすれば膜
厚はより薄くなる。前述の膜厚２０［ｎｍ］のアラキジ
ン酸ＬＢ膜の場合、８００℃で焼成を行った場合、焼成
後の膜厚が約１０［ｎｍ］の導電性薄膜が得られた。
焼成プロセスにおいては、前記有機化合物の少なくとも
一部、好ましくは全てが炭化すれば良く、焼成温度は６
００〜３０００℃である。上記焼成温度の範囲におい
て、低温ではアモルファスカーボンが得られ、１８００
℃以上の高温になるほどグラファイト化しやすい。この
場合、高温にすればするほど欠陥の少ないグラファイト
を得ることができるが、素子作製の観点からは、絶縁性
基板４０１や、絶縁性基板上に前プロセスで既に作製さ
れている金属配線パターン等の使用部材の耐熱性に関す
る制約から出来るだけ低温で処理することが好ましい。
以上の点から、焼成温度としては、６００℃〜１５００
℃が好適であり、より好ましくは６００〜１０００℃で
ある。また、焼成プロセスは真空下や窒素雰囲気下等、
酸素が稀薄な条件で行うことが望ましい。本焼成プロセ
スを用いてＬＢ膜を焼成した場合、焼成前の膜厚に比
べ、焼成後に得られる導電性薄膜の膜厚は１／２〜１／
４に減少する。一般的に焼成温度６００〜１０００℃で
は膜厚は約１／２になり、焼成温度をより高くすれば膜
厚はより薄くなる。前述の膜厚２０［ｎｍ］のアラキジ
ン酸ＬＢ膜の場合、８００℃で焼成を行った場合、焼成
後の膜厚が約１０［ｎｍ］の導電性薄膜が得られた。
【００１８】以上のようにして作製された絶縁性基板４
０１上の導電性薄膜４０３に対して、前述のようにカン
チレバー１０３に支持された探針（１０４）先端を所定
の接触力で接触させ、相対的に移動させることにより、
切削加工を行ない、微細加工パターン１１２の形成を行
う（図１、図４ｃ）。切削加工を行う場合の接触力は最
適な値を選択する必要があるが、この値は導電性薄膜の
膜厚、焼成温度、探針先端曲率半径、探針材料によって
異なる。前記に図２で説明したように導電性薄膜の膜厚
が大きいほど接触力を大きくする必要がある。また、探
針先端の曲率半径が大きい場合も切削加工中に探針が導
電性薄膜から受ける応力が大きくなるため、接触力を大
きくする必要がある。焼成温度が高い場合も導電性薄膜
はより硬くなるので、接触力を大きくする必要がある。
しかしながら、探針がＳｉ、ＳｉＯ2等の比較的破損し
やすい材料からなる場合は接触力が大きすぎると探針先
端の破損が起こってしまい、先端曲率半径が大きくなる
ため微細なパターンの形成が難しくなってしまう。ま
た、先端曲率半径が大きくなると、探針が導電性薄膜か
ら受ける応力も大きくなってしまい、最悪の場合、切削
が基板まで届かない、すなわち、切削加工不能となって
しまう。ダイヤモンド、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣ等の比較的硬
い材料からなる場合は切削加工中に探針先端が破損する
ことは少ないものの、それでも接触力が大きすぎると、
やはり破損が起こってしまう。以上のことから本実施例
の場合、切削加工時の接触力として、３×１０-6〜３×
１０-4［Ｎ］が好適であり、より好ましくは、３×１０
-5〜３×１０-4［Ｎ］が最適であった。
０１上の導電性薄膜４０３に対して、前述のようにカン
チレバー１０３に支持された探針（１０４）先端を所定
の接触力で接触させ、相対的に移動させることにより、
切削加工を行ない、微細加工パターン１１２の形成を行
う（図１、図４ｃ）。切削加工を行う場合の接触力は最
適な値を選択する必要があるが、この値は導電性薄膜の
膜厚、焼成温度、探針先端曲率半径、探針材料によって
異なる。前記に図２で説明したように導電性薄膜の膜厚
が大きいほど接触力を大きくする必要がある。また、探
針先端の曲率半径が大きい場合も切削加工中に探針が導
電性薄膜から受ける応力が大きくなるため、接触力を大
きくする必要がある。焼成温度が高い場合も導電性薄膜
はより硬くなるので、接触力を大きくする必要がある。
しかしながら、探針がＳｉ、ＳｉＯ2等の比較的破損し
やすい材料からなる場合は接触力が大きすぎると探針先
端の破損が起こってしまい、先端曲率半径が大きくなる
ため微細なパターンの形成が難しくなってしまう。ま
た、先端曲率半径が大きくなると、探針が導電性薄膜か
ら受ける応力も大きくなってしまい、最悪の場合、切削
が基板まで届かない、すなわち、切削加工不能となって
しまう。ダイヤモンド、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣ等の比較的硬
い材料からなる場合は切削加工中に探針先端が破損する
ことは少ないものの、それでも接触力が大きすぎると、
やはり破損が起こってしまう。以上のことから本実施例
の場合、切削加工時の接触力として、３×１０-6〜３×
１０-4［Ｎ］が好適であり、より好ましくは、３×１０
-5〜３×１０-4［Ｎ］が最適であった。
【００１９】前述のように図１に記載のｚ方向駆動素子
１０７を駆動することにより、探針（１０４）先端−導
電性薄膜１０１間に切削加工に適した接触力を加えるこ
とができる。このとき、探針１０４のｚ方向高さ（実用
上の典型値は１〜３０［μｍ］）とカンチレバー１０３
の長さ（実用上の典型値は３０〜５００［μｍ］）、導
電性薄膜に対するカンチレバー１０３の角度（実用上の
典型値は０〜４５°）、カンチレバー１０３自由端のｚ
方向撓みに関する弾性定数、ｚ方向駆動素子の最大駆動
量（実用上はピエゾ素子を用いることが多く、この場合
典型値は５〜５０［μｍ］）の関係を考慮する必要があ
る。弾性定数が小さい場合、ｚ方向駆動素子１０７を大
きく駆動してもカンチレバー１０３が撓むばかりで、加
工に必要な接触力を得る前に、カンチレバー１０３の腹
（＝自由端と固定端の中間）あるいはカンチレバー１０
３の固定端が導電性薄膜１０１に接触したり、ｚ方向駆
動素子が駆動限界に達するという問題を生じる。
１０７を駆動することにより、探針（１０４）先端−導
電性薄膜１０１間に切削加工に適した接触力を加えるこ
とができる。このとき、探針１０４のｚ方向高さ（実用
上の典型値は１〜３０［μｍ］）とカンチレバー１０３
の長さ（実用上の典型値は３０〜５００［μｍ］）、導
電性薄膜に対するカンチレバー１０３の角度（実用上の
典型値は０〜４５°）、カンチレバー１０３自由端のｚ
方向撓みに関する弾性定数、ｚ方向駆動素子の最大駆動
量（実用上はピエゾ素子を用いることが多く、この場合
典型値は５〜５０［μｍ］）の関係を考慮する必要があ
る。弾性定数が小さい場合、ｚ方向駆動素子１０７を大
きく駆動してもカンチレバー１０３が撓むばかりで、加
工に必要な接触力を得る前に、カンチレバー１０３の腹
（＝自由端と固定端の中間）あるいはカンチレバー１０
３の固定端が導電性薄膜１０１に接触したり、ｚ方向駆
動素子が駆動限界に達するという問題を生じる。
【００２０】カンチレバー１０３の弾性定数を大きくす
れば、これらの問題は起こらないものの、あまり大きく
すると、探針１０４−導電性薄膜１０１間に働く接触力
が大きくなり、微細加工を行うべき位置を検出するため
のＡＦＭ走査中に、表面に存在するゴミや欠陥が原因と
なって、探針が導電性薄膜表面を誤って加工してしまう
といった問題が生じてしまう。以上のことから、カンチ
レバー１０３自由端のｚ方向撓みに関する弾性定数の値
として、３〜３００［Ｎ／ｍ］が好適であり、より好ま
しくは、１０〜１００［Ｎ／ｍ］が最適であった。
れば、これらの問題は起こらないものの、あまり大きく
すると、探針１０４−導電性薄膜１０１間に働く接触力
が大きくなり、微細加工を行うべき位置を検出するため
のＡＦＭ走査中に、表面に存在するゴミや欠陥が原因と
なって、探針が導電性薄膜表面を誤って加工してしまう
といった問題が生じてしまう。以上のことから、カンチ
レバー１０３自由端のｚ方向撓みに関する弾性定数の値
として、３〜３００［Ｎ／ｍ］が好適であり、より好ま
しくは、１０〜１００［Ｎ／ｍ］が最適であった。
【００２１】実際に、Ｓｉ3Ｎ4からなる先端曲率半径１
０［ｎｍ］の探針を用いて、前記アラキジン酸ＬＢ膜を
焼成して得られた膜厚１０［ｎｍ］の導電性薄膜に対
し、接触力３×１０-5［Ｎ］で切削加工を行ったとこ
ろ、加工幅１０［ｎｍ］の微細加工加工パターンを形成
することができた。このとき使用したカンチレバーの弾
性定数は３０［Ｎ／ｍ］であり、切削加工を行う接触力
を得るためのｚ方向駆動素子として用いたピエゾ素子の
駆動量は１［μｍ］であった。本実施例で説明した焼成
ＬＢ膜に対しカンチレバーに支持された探針を所定の接
触力が働くように接触させて切削加工を行う微細加工方
法は直接加工プロセスであり、加工後における現像等の
後プロセスがないので、加工後にパターン輪郭がぼやけ
たりすることがなく、より微細なパターン形成が可能で
あるという効果を有する。
０［ｎｍ］の探針を用いて、前記アラキジン酸ＬＢ膜を
焼成して得られた膜厚１０［ｎｍ］の導電性薄膜に対
し、接触力３×１０-5［Ｎ］で切削加工を行ったとこ
ろ、加工幅１０［ｎｍ］の微細加工加工パターンを形成
することができた。このとき使用したカンチレバーの弾
性定数は３０［Ｎ／ｍ］であり、切削加工を行う接触力
を得るためのｚ方向駆動素子として用いたピエゾ素子の
駆動量は１［μｍ］であった。本実施例で説明した焼成
ＬＢ膜に対しカンチレバーに支持された探針を所定の接
触力が働くように接触させて切削加工を行う微細加工方
法は直接加工プロセスであり、加工後における現像等の
後プロセスがないので、加工後にパターン輪郭がぼやけ
たりすることがなく、より微細なパターン形成が可能で
あるという効果を有する。
【００２２】［実施例２］図８は第２の導電性薄膜作製
方法および微細加工方法を示す図である。実施例２で
は、ＬＢ膜に対し切削加工を行った後、焼成を行い、導
電性微細加工パターンを形成する実施例を示す。図８ａ
において、８０１は絶縁性基板、８０２は絶縁性基板８
０１上に作製されたＬＢ膜である。ＬＢ膜の作製方法に
関しては前実施例と同様である。ＬＢ膜８０２に対する
切削加工方法は、前実施例の導電性薄膜（焼成ＬＢ膜）
に対する切削加工方法と同様である。図１に示した装置
を用い、ＬＢ膜８０２に対して探針１０４を所定の接触
力で接触させた状態でｘｙ方向に相対移動させることに
より、ＬＢ膜８０２に微細加工パターン８０３の形成を
行う。この際、実施例１と異なる点は、探針１０４−Ｌ
Ｂ膜８０２間の接触力およびカンチレバー１０３の弾性
定数の設定値である。
方法および微細加工方法を示す図である。実施例２で
は、ＬＢ膜に対し切削加工を行った後、焼成を行い、導
電性微細加工パターンを形成する実施例を示す。図８ａ
において、８０１は絶縁性基板、８０２は絶縁性基板８
０１上に作製されたＬＢ膜である。ＬＢ膜の作製方法に
関しては前実施例と同様である。ＬＢ膜８０２に対する
切削加工方法は、前実施例の導電性薄膜（焼成ＬＢ膜）
に対する切削加工方法と同様である。図１に示した装置
を用い、ＬＢ膜８０２に対して探針１０４を所定の接触
力で接触させた状態でｘｙ方向に相対移動させることに
より、ＬＢ膜８０２に微細加工パターン８０３の形成を
行う。この際、実施例１と異なる点は、探針１０４−Ｌ
Ｂ膜８０２間の接触力およびカンチレバー１０３の弾性
定数の設定値である。
【００２３】焼成後のＬＢ膜に比べ、焼成前のＬＢ膜は
柔かいので、切削加工時に必要な接触力は小さくても良
い。このことと、前実施例と同様の探針先端破損を避け
る条件を合わせて考慮すると、本実施例の場合は、切削
加工時の接触力として、３×１０-8〜３×１０-4［Ｎ］
が好適であり、より好ましくは、１×１０-7〜１×１０
-4［Ｎ］が最適であった。切削加工位置合わせのための
ＡＦＭ走査時におけるＬＢ膜へのダメージを考慮する
と、カンチレバー１０３自由端のｚ方向撓みに関する弾
性定数は前実施例に比べて小さくする必要がある。前実
施例と同様、切削加工時の接触力、ｚ方向駆動素子の最
大駆動量、カンチレバーの長さ、探針の高さの関係を合
わせて考慮すると、カンチレバーの弾性定数の値とし
て、０．０３〜３［Ｎ／ｍ］が好適であり、より好まし
くは、０．１〜１［Ｎ／ｍ］が最適であった。さて、以
上のようにして微細加工パターン８０３が形成した絶縁
性基板８０１上ＬＢ膜８０２（図８ｂ参照）に対して、
前実施例と同様の焼成プロセスで焼成を行うことによ
り、ＬＢ膜８０２をアモルファスカーボン化あるいはグ
ラファイト化させ、絶縁性基板８０１上に微細加工パタ
ーン８０４が形成された導電性薄膜８０５を作製する
（図８ｃ参照）。
柔かいので、切削加工時に必要な接触力は小さくても良
い。このことと、前実施例と同様の探針先端破損を避け
る条件を合わせて考慮すると、本実施例の場合は、切削
加工時の接触力として、３×１０-8〜３×１０-4［Ｎ］
が好適であり、より好ましくは、１×１０-7〜１×１０
-4［Ｎ］が最適であった。切削加工位置合わせのための
ＡＦＭ走査時におけるＬＢ膜へのダメージを考慮する
と、カンチレバー１０３自由端のｚ方向撓みに関する弾
性定数は前実施例に比べて小さくする必要がある。前実
施例と同様、切削加工時の接触力、ｚ方向駆動素子の最
大駆動量、カンチレバーの長さ、探針の高さの関係を合
わせて考慮すると、カンチレバーの弾性定数の値とし
て、０．０３〜３［Ｎ／ｍ］が好適であり、より好まし
くは、０．１〜１［Ｎ／ｍ］が最適であった。さて、以
上のようにして微細加工パターン８０３が形成した絶縁
性基板８０１上ＬＢ膜８０２（図８ｂ参照）に対して、
前実施例と同様の焼成プロセスで焼成を行うことによ
り、ＬＢ膜８０２をアモルファスカーボン化あるいはグ
ラファイト化させ、絶縁性基板８０１上に微細加工パタ
ーン８０４が形成された導電性薄膜８０５を作製する
（図８ｃ参照）。
【００２４】実際に有機化合物材料としてアラキジン酸
を選択し、ＬＢ法により石英基板上に単分子膜を８層累
積し、膜厚２０［ｎｍ］の薄膜を作製した。この薄膜に
対し、Ｓｉ3Ｎ4からなる先端曲率半径１０［ｎｍ］の探
針を用いて、接触力３×１０-7［Ｎ］で切削加工を行っ
たところ、加工幅１０［ｎｍ］の微細加工パターンを形
成することができた。このとき使用したカンチレバーの
弾性定数は０．３［Ｎ／ｍ］であり、切削加工を行う接
触力を得るためのｚ方向駆動素子として用いたピエゾ素
子の駆動量は１［μｍ］であった。この微細加工パター
ンが形成されたＬＢ膜に対し８００℃で焼成を行うと、
焼成後の膜厚が約１０［ｎｍ］の導電性薄膜となり、加
工幅１５［ｎｍ］の導電性微細加工パターンを得ること
ができた。本実施例で説明したＬＢ膜に対しカンチレバ
ーに支持された探針を所定の接触力が働くように接触さ
せて切削加工を行った後、焼成を行うことにより、導電
性微細加工パターンを形成する方法は、切削加工時に必
要な接触力が小さくて良いので、探針先端が破壊されに
くいという効果を有する。
を選択し、ＬＢ法により石英基板上に単分子膜を８層累
積し、膜厚２０［ｎｍ］の薄膜を作製した。この薄膜に
対し、Ｓｉ3Ｎ4からなる先端曲率半径１０［ｎｍ］の探
針を用いて、接触力３×１０-7［Ｎ］で切削加工を行っ
たところ、加工幅１０［ｎｍ］の微細加工パターンを形
成することができた。このとき使用したカンチレバーの
弾性定数は０．３［Ｎ／ｍ］であり、切削加工を行う接
触力を得るためのｚ方向駆動素子として用いたピエゾ素
子の駆動量は１［μｍ］であった。この微細加工パター
ンが形成されたＬＢ膜に対し８００℃で焼成を行うと、
焼成後の膜厚が約１０［ｎｍ］の導電性薄膜となり、加
工幅１５［ｎｍ］の導電性微細加工パターンを得ること
ができた。本実施例で説明したＬＢ膜に対しカンチレバ
ーに支持された探針を所定の接触力が働くように接触さ
せて切削加工を行った後、焼成を行うことにより、導電
性微細加工パターンを形成する方法は、切削加工時に必
要な接触力が小さくて良いので、探針先端が破壊されに
くいという効果を有する。
【００２５】［実施例３］図９は第３の導電性薄膜作製
方法および微細加工方法を示す図である。実施例３で
は、金属を有するＬＢ膜９０１を焼成することによって
得られる金属薄膜（導電性薄膜）９０２に対し、切削加
工を行うことにより導電性微細加工パターン９０３を形
成する実施例を示す。特開平０８−１０４８１０号公報
に記載のように、金属を有するＬＢ膜を作製するための
有機化合物材料として、例えば、一般式 （Ｒ1ＣＯＯ）nＭ（ＮＲ2Ｒ3Ｒ 4）m ［ただし、Ｒ1はアルキル基、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4は水素また
はアルキル基またはアルケニル基、Ｍは金属、ｎ，ｍは
１以上の整数である。］にて表される有機金属錯体のよ
うに、１分子中に金属、疎水性部分、親水性部分とを有
するものを選択する。
方法および微細加工方法を示す図である。実施例３で
は、金属を有するＬＢ膜９０１を焼成することによって
得られる金属薄膜（導電性薄膜）９０２に対し、切削加
工を行うことにより導電性微細加工パターン９０３を形
成する実施例を示す。特開平０８−１０４８１０号公報
に記載のように、金属を有するＬＢ膜を作製するための
有機化合物材料として、例えば、一般式 （Ｒ1ＣＯＯ）nＭ（ＮＲ2Ｒ3Ｒ 4）m ［ただし、Ｒ1はアルキル基、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4は水素また
はアルキル基またはアルケニル基、Ｍは金属、ｎ，ｍは
１以上の整数である。］にて表される有機金属錯体のよ
うに、１分子中に金属、疎水性部分、親水性部分とを有
するものを選択する。
【００２６】この材料を用い、前実施例と同様にして、
絶縁性基板上にＬＢ膜９０１を成膜する（図９ａ）。こ
のＬＢ膜に対し、Ｏ3雰囲気下で紫外線を照射し、ＬＢ
膜を構成する有機化合物材料中の有機部位の分解を行
う。次に、Ｈ2雰囲気下で３００℃程度の温度で加熱焼
成を行う。このプロセスにより、有機化合物中に含まれ
る金属Ｍのみが残り、金属薄膜９０２が形成される（図
９ｂ）。金属薄膜９０２に対する切削加工方法は、実施
例１の導電性薄膜（焼成ＬＢ膜）に対する切削加工方法
と同様である。図１に示した装置を用い、金属薄膜９０
２に対して探針１０４を所定の接触力で接触させた状態
でｘｙ方向に相対移動させることにより、金属薄膜９０
２に導電性微細加工パターン９０３の形成を行う。この
際、実施例１と異なる点は、探針１０４−金属薄膜９０
２間の接触力およびカンチレバー１０３の弾性定数の設
定値である。金属薄膜９０２はその金属の種類によって
切削加工時に必要な接触力が異なる。例えば、ＡｕやＡ
ｌは比較的小さな接触力（〜１×１０-6）で切削加工が
可能である。これに対し、ＷやＴｉは切削加工のために
は大きな接触力が必要であり、このような接触力では探
針先端が破損して先端曲率半径が大きくなってしまうた
め１０［ｎｍ］程度の細い溝の切削加工は難しい。した
がって、本実施例における金属薄膜９０２の切削加工の
ためには、前述の有機化合物材料中に含まれる金属Ｍと
して、ＡｕやＡｌ等の比較的柔かい金属を選択すること
が望ましい。
絶縁性基板上にＬＢ膜９０１を成膜する（図９ａ）。こ
のＬＢ膜に対し、Ｏ3雰囲気下で紫外線を照射し、ＬＢ
膜を構成する有機化合物材料中の有機部位の分解を行
う。次に、Ｈ2雰囲気下で３００℃程度の温度で加熱焼
成を行う。このプロセスにより、有機化合物中に含まれ
る金属Ｍのみが残り、金属薄膜９０２が形成される（図
９ｂ）。金属薄膜９０２に対する切削加工方法は、実施
例１の導電性薄膜（焼成ＬＢ膜）に対する切削加工方法
と同様である。図１に示した装置を用い、金属薄膜９０
２に対して探針１０４を所定の接触力で接触させた状態
でｘｙ方向に相対移動させることにより、金属薄膜９０
２に導電性微細加工パターン９０３の形成を行う。この
際、実施例１と異なる点は、探針１０４−金属薄膜９０
２間の接触力およびカンチレバー１０３の弾性定数の設
定値である。金属薄膜９０２はその金属の種類によって
切削加工時に必要な接触力が異なる。例えば、ＡｕやＡ
ｌは比較的小さな接触力（〜１×１０-6）で切削加工が
可能である。これに対し、ＷやＴｉは切削加工のために
は大きな接触力が必要であり、このような接触力では探
針先端が破損して先端曲率半径が大きくなってしまうた
め１０［ｎｍ］程度の細い溝の切削加工は難しい。した
がって、本実施例における金属薄膜９０２の切削加工の
ためには、前述の有機化合物材料中に含まれる金属Ｍと
して、ＡｕやＡｌ等の比較的柔かい金属を選択すること
が望ましい。
【００２７】本実施例の場合の切削加工に適した接触力
としては、金属によって異なるものの、比較的柔らかな
金属を選択した場合、３×１０-7〜３×１０-4［Ｎ］が
好適であり、より好ましくは、１×１０-6〜１×１０-4
［Ｎ］が最適であった。前実施例と同様、切削加工位置
合わせのためのＡＦＭ走査時における金属薄膜９０２ヘ
のダメージ、切削加工時の接触力、ｚ方向駆動素子の最
大駆動量、カンチレバーの長さ、探針の高さの関係を合
わせて考慮すると、本実施例の場合、カンチレバーの弾
性定数の値として、１〜１００［Ｎ／ｍ］が好適であ
り、より好ましくは、３〜３０［Ｎ／ｍ］が最適であっ
た。本実施例で説明した金属を含むＬＢ膜を焼成して得
られる金属薄膜に対しカンチレバーに支持された探針を
所定の接触力が働くように接触させて切削加工を行う微
細加工方法は直接加工プロセスであり、加工後における
現像等の後プロセスがないので、加工後にパターン輪郭
がぼやけたりすることがなく、より微細なパターン形成
が可能であるという効果を有する。また、金属からなる
微細加工パターンを得ることができるので、これを用い
て電子素子を構成した場合、電気抵抗が低く発熱の少な
い低消費電力の素子を実現できるという効果も合わせて
有する。本実施例では金属を含むＬＢ膜を焼成して得ら
れる金属薄膜に対して切削加工を行う例を示したが、焼
成プロセスと切削加工プロセスを逆にしても良い。すな
わち、金属を含むＬＢ膜に対して、切削加工を行った後
に焼成を行って導電性微細加工パターンを得るようにし
ても良い。この場合は、実施例２と同様、切削加工時に
必要な接触力が小さくて良いので、探針先端が破壊され
にくいという効果を有する。また、電子素子を構成した
場合に電気抵抗が低く発熱の少ない低消費電力の素子を
実現できるという効果も合わせて有する。
としては、金属によって異なるものの、比較的柔らかな
金属を選択した場合、３×１０-7〜３×１０-4［Ｎ］が
好適であり、より好ましくは、１×１０-6〜１×１０-4
［Ｎ］が最適であった。前実施例と同様、切削加工位置
合わせのためのＡＦＭ走査時における金属薄膜９０２ヘ
のダメージ、切削加工時の接触力、ｚ方向駆動素子の最
大駆動量、カンチレバーの長さ、探針の高さの関係を合
わせて考慮すると、本実施例の場合、カンチレバーの弾
性定数の値として、１〜１００［Ｎ／ｍ］が好適であ
り、より好ましくは、３〜３０［Ｎ／ｍ］が最適であっ
た。本実施例で説明した金属を含むＬＢ膜を焼成して得
られる金属薄膜に対しカンチレバーに支持された探針を
所定の接触力が働くように接触させて切削加工を行う微
細加工方法は直接加工プロセスであり、加工後における
現像等の後プロセスがないので、加工後にパターン輪郭
がぼやけたりすることがなく、より微細なパターン形成
が可能であるという効果を有する。また、金属からなる
微細加工パターンを得ることができるので、これを用い
て電子素子を構成した場合、電気抵抗が低く発熱の少な
い低消費電力の素子を実現できるという効果も合わせて
有する。本実施例では金属を含むＬＢ膜を焼成して得ら
れる金属薄膜に対して切削加工を行う例を示したが、焼
成プロセスと切削加工プロセスを逆にしても良い。すな
わち、金属を含むＬＢ膜に対して、切削加工を行った後
に焼成を行って導電性微細加工パターンを得るようにし
ても良い。この場合は、実施例２と同様、切削加工時に
必要な接触力が小さくて良いので、探針先端が破壊され
にくいという効果を有する。また、電子素子を構成した
場合に電気抵抗が低く発熱の少ない低消費電力の素子を
実現できるという効果も合わせて有する。
【００２８】［実施例４］上記実施例１〜３で示した導
電性微細パターン形成法を用いて作製する電気素子を以
下の実施例で説明する。図１０は本発明の実施例４にお
ける導電性微細パターン形成法を用いて作製した電気素
子を示す図である。図１０ａに電子ビーム加工、光リソ
グラフィー、集束イオンビーム加工等、従来からの微細
加工方法によって１００［ｎｍ］以上の大きなパターン
が作製された素子全体構成を示す。図１０ａにおいて、
絶縁性基板上に形成され、全体が２［μｍ］×２［μ
ｍ］の矩形にパターン化された導電性薄膜１００１の一
部に電子ビーム加工によって作製された幅１００［ｎ
ｍ］の溝パターン１００２を３ヶ所形成する。この溝パ
ターン１００２によって、導電性薄膜１００１はソース
電極１００３、ドレイン電極１００４、ゲート電極１０
０５に大きくは３分割され、それぞれ、外部信号入出力
のためのソース電極パッド１００６、ドレイン電極パッ
ド１００７、ゲート電極パッド１００８に電気的に接続
する。ソース電極１００６、ドレイン電極１００７、ゲ
ート電極１００８は約１００［ｎｍ］の大きさを有する
接合部分１００９で相互に電気的に接続している。図１
０ｂに接合部分１００９の拡大図を示す。
電性微細パターン形成法を用いて作製する電気素子を以
下の実施例で説明する。図１０は本発明の実施例４にお
ける導電性微細パターン形成法を用いて作製した電気素
子を示す図である。図１０ａに電子ビーム加工、光リソ
グラフィー、集束イオンビーム加工等、従来からの微細
加工方法によって１００［ｎｍ］以上の大きなパターン
が作製された素子全体構成を示す。図１０ａにおいて、
絶縁性基板上に形成され、全体が２［μｍ］×２［μ
ｍ］の矩形にパターン化された導電性薄膜１００１の一
部に電子ビーム加工によって作製された幅１００［ｎ
ｍ］の溝パターン１００２を３ヶ所形成する。この溝パ
ターン１００２によって、導電性薄膜１００１はソース
電極１００３、ドレイン電極１００４、ゲート電極１０
０５に大きくは３分割され、それぞれ、外部信号入出力
のためのソース電極パッド１００６、ドレイン電極パッ
ド１００７、ゲート電極パッド１００８に電気的に接続
する。ソース電極１００６、ドレイン電極１００７、ゲ
ート電極１００８は約１００［ｎｍ］の大きさを有する
接合部分１００９で相互に電気的に接続している。図１
０ｂに接合部分１００９の拡大図を示す。
【００２９】さて、この接合部分１００９において、本
発明の実施例１〜３で示した微細加工方法により、それ
ぞれ、約１０［ｎｍ］幅の溝パターンからなる第１の微
小接合１０１１、第２の微小接合１０１２、第３の微小
接合１０１３を加工形成し、微小島状電極１０１０を作
製する。ここで、微小島状電極１０１０は一辺が約３０
［ｎｍ］の三角形の形状をしている。微小島状電極１０
１０とソース電極１００３・ドレイン電極１００４・ゲ
ート電極１００５との間はそれぞれ、約１０［ｎｍ］幅
の第１の微小接合１０１１、第２の微小接合１０１２、
第３の微小接合１０１３で隔てられている。さて、以上
のようにして作製した電気素子に対して、ソース電極１
００３−ドレイン電極１００４間に電圧を印加すると、
ソース電極１００３と微小島状電極１０１０との間、微
小島状電極１０１０とドレイン電極１００４との間に電
子のトンネリングが生じる。このとき、微小島状電極１
０１１とソース電極１００３・ドレイン電極１００４と
の間の微小接合の電気容量が非常に小さいことから、室
温においてもクーロン・ブロッケード現象が観測され、
ソース電極１００３−ドレイン電極１００４間に印加さ
れる電圧Ｖに対してソース電極１００３−ドレイン電極
１００４間に流れる電流Ｉが階段状の特性を示す。この
ような特性を示す状態で、さらにゲート電極１００５に
別の電気信号ｖを加えることにより、ソース電極−ドレ
イン電極間電流を大きく変調することができる。したが
って、この３端子電気素子をトランジスタのような増幅
素子やスイッチング素子として機能させることができ
る。
発明の実施例１〜３で示した微細加工方法により、それ
ぞれ、約１０［ｎｍ］幅の溝パターンからなる第１の微
小接合１０１１、第２の微小接合１０１２、第３の微小
接合１０１３を加工形成し、微小島状電極１０１０を作
製する。ここで、微小島状電極１０１０は一辺が約３０
［ｎｍ］の三角形の形状をしている。微小島状電極１０
１０とソース電極１００３・ドレイン電極１００４・ゲ
ート電極１００５との間はそれぞれ、約１０［ｎｍ］幅
の第１の微小接合１０１１、第２の微小接合１０１２、
第３の微小接合１０１３で隔てられている。さて、以上
のようにして作製した電気素子に対して、ソース電極１
００３−ドレイン電極１００４間に電圧を印加すると、
ソース電極１００３と微小島状電極１０１０との間、微
小島状電極１０１０とドレイン電極１００４との間に電
子のトンネリングが生じる。このとき、微小島状電極１
０１１とソース電極１００３・ドレイン電極１００４と
の間の微小接合の電気容量が非常に小さいことから、室
温においてもクーロン・ブロッケード現象が観測され、
ソース電極１００３−ドレイン電極１００４間に印加さ
れる電圧Ｖに対してソース電極１００３−ドレイン電極
１００４間に流れる電流Ｉが階段状の特性を示す。この
ような特性を示す状態で、さらにゲート電極１００５に
別の電気信号ｖを加えることにより、ソース電極−ドレ
イン電極間電流を大きく変調することができる。したが
って、この３端子電気素子をトランジスタのような増幅
素子やスイッチング素子として機能させることができ
る。
【００３０】［実施例５］図１１は本発明の実施例５に
おける導電性微細パターン形成法を用いて作製した電気
素子を示す図である。図１１ａに電子ビーム加工、光リ
ソグラフィー、集束イオンビーム加工等、従来からの微
細加工方法により、１００［ｎｍ］以上の大きなパター
ンが作製された素子全体構成を示す。図１１ａにおい
て、絶縁性基板上に形成され、全体が２［μｍ］×２
［μｍ］の矩形にパターン化された導電性薄膜１１０１
の一部に電子ビーム加工によって作製された幅１００
［ｎｍ］の溝パターン１１０２を２ヶ所形成する。この
溝パターン１１０２によって、導電性薄膜１１０１はソ
ース電極１１０３、ドレイン電極１１０４に大きくは２
分割され、それぞれ、外部信号入出力のためのソース電
極パッド１１０５、ドレイン電極パッド１１０６に電気
的に接続する。ソース電極１１０３、ドレイン電極１１
０４は約１００［ｎｍ］の大きさを有する接合部分１１
０７で相互に電気的に接続している。図１１ｂに接合部
分１１０７の拡大図を示す。
おける導電性微細パターン形成法を用いて作製した電気
素子を示す図である。図１１ａに電子ビーム加工、光リ
ソグラフィー、集束イオンビーム加工等、従来からの微
細加工方法により、１００［ｎｍ］以上の大きなパター
ンが作製された素子全体構成を示す。図１１ａにおい
て、絶縁性基板上に形成され、全体が２［μｍ］×２
［μｍ］の矩形にパターン化された導電性薄膜１１０１
の一部に電子ビーム加工によって作製された幅１００
［ｎｍ］の溝パターン１１０２を２ヶ所形成する。この
溝パターン１１０２によって、導電性薄膜１１０１はソ
ース電極１１０３、ドレイン電極１１０４に大きくは２
分割され、それぞれ、外部信号入出力のためのソース電
極パッド１１０５、ドレイン電極パッド１１０６に電気
的に接続する。ソース電極１１０３、ドレイン電極１１
０４は約１００［ｎｍ］の大きさを有する接合部分１１
０７で相互に電気的に接続している。図１１ｂに接合部
分１１０７の拡大図を示す。
【００３１】さて、この接合部分１１０７において、本
発明の実施例１〜３で示した微細加工方法により、それ
ぞれ、約１０［ｎｍ］幅の溝パターンからなる複数の微
小接合１１０９および約１０ｎｍ幅の島パターンからな
る複数の微小島状電極１１１０を加工形成し、微小多段
トンネル接合１１０８を作製する。ここで、微小多段ト
ンネル接合１１０８は長辺が約５０［ｎｍ］、短辺が約
１０［ｎｍ］の矩形の電極である微小島状電極１１１０
を短辺方向に間隔１０［ｎｍ］で複数個並べた形状をし
ている。したがって、ソース電極１１０３とドレイン電
極１１０４との間は微小多段トンネル接合１１０８で隔
てられている。さて、以上のようにして作製した電気素
子に対して、ソース電極１１０３−ドレイン電極１１０
４間に電圧を印加すると、ソース電極１１０３とドレイ
ン電極１１０４との間の微小多段トンネル接合１１０８
の部分で電子のトンネリングが生じる。このとき、微小
多段トンネル接合１１０８における電極の配置周期が約
２０［ｎｍ］と、電子の波長程度であるので、室温にお
いても電子がトンネリングする際に干渉現象が観測され
る。ソース電極１１０３−ドレイン電極１１０４間に印
加される電圧に対してソース電極１１０３−ドレイン電
極１１０４間に流れる電流に負性抵抗特性を示す。した
がって、この２端子電気素子を発振器やスイッチング素
子として機能させることができる。
発明の実施例１〜３で示した微細加工方法により、それ
ぞれ、約１０［ｎｍ］幅の溝パターンからなる複数の微
小接合１１０９および約１０ｎｍ幅の島パターンからな
る複数の微小島状電極１１１０を加工形成し、微小多段
トンネル接合１１０８を作製する。ここで、微小多段ト
ンネル接合１１０８は長辺が約５０［ｎｍ］、短辺が約
１０［ｎｍ］の矩形の電極である微小島状電極１１１０
を短辺方向に間隔１０［ｎｍ］で複数個並べた形状をし
ている。したがって、ソース電極１１０３とドレイン電
極１１０４との間は微小多段トンネル接合１１０８で隔
てられている。さて、以上のようにして作製した電気素
子に対して、ソース電極１１０３−ドレイン電極１１０
４間に電圧を印加すると、ソース電極１１０３とドレイ
ン電極１１０４との間の微小多段トンネル接合１１０８
の部分で電子のトンネリングが生じる。このとき、微小
多段トンネル接合１１０８における電極の配置周期が約
２０［ｎｍ］と、電子の波長程度であるので、室温にお
いても電子がトンネリングする際に干渉現象が観測され
る。ソース電極１１０３−ドレイン電極１１０４間に印
加される電圧に対してソース電極１１０３−ドレイン電
極１１０４間に流れる電流に負性抵抗特性を示す。した
がって、この２端子電気素子を発振器やスイッチング素
子として機能させることができる。
【００３２】［実施例６］図１２は本発明の実施例６に
おける導電性微細パターン形成法を用いて作製した電気
素子を示す図である。図１２ａに電子ビーム加工、光リ
ソグラフィー、集束イオンビーム加工等、従来からの微
細加工方法によって１００［ｎｍ］以上の大きなパター
ンが作製された素子全体構成を示す。図１２ａにおい
て、絶縁性基板上に形成され、全体が２［μｍ］×２
［μｍ］の矩形にパターン化された導電性薄膜１２０１
の一部に電子ビーム加工によって作製された幅２００
［ｎｍ］の溝パターン１２０２を２ヶ所形成する。この
溝パターン１２０２によって、導電性薄膜１２０１はソ
ース電極１２０３、ドレイン電極１２０４に大きくは２
分割され、それぞれ、外部信号入出力のためのソース電
極パッド１２０５、ドレイン電極パッド１２０６に電気
的に接続する。ソース電極１２０３、ドレイン電極１２
０４は幅が約１００［ｎｍ］、長さが約２００［ｎｍ］
の大きさを有する接合部分１２０７で相互に電気的に接
続している。図１２ｂに接合部分１２０７の拡大図を示
す。
おける導電性微細パターン形成法を用いて作製した電気
素子を示す図である。図１２ａに電子ビーム加工、光リ
ソグラフィー、集束イオンビーム加工等、従来からの微
細加工方法によって１００［ｎｍ］以上の大きなパター
ンが作製された素子全体構成を示す。図１２ａにおい
て、絶縁性基板上に形成され、全体が２［μｍ］×２
［μｍ］の矩形にパターン化された導電性薄膜１２０１
の一部に電子ビーム加工によって作製された幅２００
［ｎｍ］の溝パターン１２０２を２ヶ所形成する。この
溝パターン１２０２によって、導電性薄膜１２０１はソ
ース電極１２０３、ドレイン電極１２０４に大きくは２
分割され、それぞれ、外部信号入出力のためのソース電
極パッド１２０５、ドレイン電極パッド１２０６に電気
的に接続する。ソース電極１２０３、ドレイン電極１２
０４は幅が約１００［ｎｍ］、長さが約２００［ｎｍ］
の大きさを有する接合部分１２０７で相互に電気的に接
続している。図１２ｂに接合部分１２０７の拡大図を示
す。
【００３３】さて、この接合部分１２０７において、本
発明の実施例１〜３で示した微細加工方法により、複数
個の直径が約１０［ｎｍ］の微小穴１２０９を２次元面
内に周期的に配置するように形成した構造からなる２次
元アンチドット格子１２０８を作製する。ここでは、２
次元アンチドット格子１２０８は直径が約１０［ｎｍ］
の微小穴を２次元に間隔１０［ｎｍ］の六方格子状に並
べた構造とした例を挙げる。２次元アンチドット格子の
構造として、他に、正方格子状でも良い。さて、以上の
ようにして作製した電気素子に対して、ソース電極１２
０３とドレイン電極１２０４との間に電圧を印加し、２
次元アンチドット格子１２０８部分に電流を流した状態
で、基板法線方向に外部磁場Ｂを印加する。このとき、
外部磁場印加により、２次元アンチドット格子１２０８
部分を通る電子がサイクロトロン運動を行なう。電子の
サイクロトロン直径と２次元アンチドット格子の周期と
一致したとき、電子がアンチドットを周回する局在軌道
に落ち込むことにより磁気抵抗が増大する。本実施例の
場合、２次元アンチドット格子１２０８の配置周期が約
２０［ｎｍ］と、電子の波長程度であるので、室温にお
いても磁気抵抗の増大現象が観測される。したがって、
この２端子電気素子を磁場による電流スイッチング素子
として機能させることができる。
発明の実施例１〜３で示した微細加工方法により、複数
個の直径が約１０［ｎｍ］の微小穴１２０９を２次元面
内に周期的に配置するように形成した構造からなる２次
元アンチドット格子１２０８を作製する。ここでは、２
次元アンチドット格子１２０８は直径が約１０［ｎｍ］
の微小穴を２次元に間隔１０［ｎｍ］の六方格子状に並
べた構造とした例を挙げる。２次元アンチドット格子の
構造として、他に、正方格子状でも良い。さて、以上の
ようにして作製した電気素子に対して、ソース電極１２
０３とドレイン電極１２０４との間に電圧を印加し、２
次元アンチドット格子１２０８部分に電流を流した状態
で、基板法線方向に外部磁場Ｂを印加する。このとき、
外部磁場印加により、２次元アンチドット格子１２０８
部分を通る電子がサイクロトロン運動を行なう。電子の
サイクロトロン直径と２次元アンチドット格子の周期と
一致したとき、電子がアンチドットを周回する局在軌道
に落ち込むことにより磁気抵抗が増大する。本実施例の
場合、２次元アンチドット格子１２０８の配置周期が約
２０［ｎｍ］と、電子の波長程度であるので、室温にお
いても磁気抵抗の増大現象が観測される。したがって、
この２端子電気素子を磁場による電流スイッチング素子
として機能させることができる。
【００３４】
【発明の効果】本発明は、以上のように絶縁性基板上に
超薄膜の有機薄膜を形成し、該有機薄膜に探針を所定の
接触力で接触させて該有機薄膜に切削加工を行い、該切
削加工が行われた有機薄膜を加熱焼成するか、あるい
は、該有機薄膜を加熱焼成してなる導電性薄膜に探針を
所定の接触力で接触させて該導電性薄膜に切削加工を行
ことにより、微細なパターンを、例えば膜厚２０ナノメ
ートル以下の表面平滑性が極めて良好な超薄膜が形成さ
れた絶縁性基板上に、３０ナノメートル以下の線幅の微
細パターンを、安定に再現性良く形成することが可能と
なる。また、本発明の微細パターンの形成方法によって
作製された微細パターンで電気素子を構成することによ
り、室温で動作可能な量子効果電子デバイスを実現する
ことができる。
超薄膜の有機薄膜を形成し、該有機薄膜に探針を所定の
接触力で接触させて該有機薄膜に切削加工を行い、該切
削加工が行われた有機薄膜を加熱焼成するか、あるい
は、該有機薄膜を加熱焼成してなる導電性薄膜に探針を
所定の接触力で接触させて該導電性薄膜に切削加工を行
ことにより、微細なパターンを、例えば膜厚２０ナノメ
ートル以下の表面平滑性が極めて良好な超薄膜が形成さ
れた絶縁性基板上に、３０ナノメートル以下の線幅の微
細パターンを、安定に再現性良く形成することが可能と
なる。また、本発明の微細パターンの形成方法によって
作製された微細パターンで電気素子を構成することによ
り、室温で動作可能な量子効果電子デバイスを実現する
ことができる。
【図１】本発明の導電性微細パターン形成法を示す図で
ある。
ある。
【図２】膜厚の厚い膜に対して切削加工を行った場合を
示す図である。
示す図である。
【図３】膜厚の薄い膜に対して切削加工を行った場合を
示す図である。
示す図である。
【図４】導電性薄膜作製方法及び微細加工方法の実施例
１を示す図である。
１を示す図である。
【図５】ＬＢ膜の成膜装置の構成図である。
【図６】ＬＢ膜の成膜工程の説明図である。
【図７】ＬＢ膜の構成の説明図である。
【図８】導電性薄膜作製方法及び微細加工方法の実施例
２を示す図である。
２を示す図である。
【図９】導電性薄膜作製方法及び微細加工方法の実施例
３を示す図である。
３を示す図である。
【図１０】本発明の実施例４における導電性微細パター
ン形成法を用いて作製した電気素子を示す図である。
ン形成法を用いて作製した電気素子を示す図である。
【図１１】本発明の実施例５における導電性微細パター
ン形成法を用いて作製した電気素子を示す図である。
ン形成法を用いて作製した電気素子を示す図である。
【図１２】本発明の実施例６における導電性微細パター
ン形成法を用いて作製した電気素子を示す図である。
ン形成法を用いて作製した電気素子を示す図である。
１０１：導電性薄膜 １０２：絶縁性基板 １０３：カンチレバー １０４：探針 １０５：ｘｙステージ １０６：コンピュータ １０７：ｚ方向駆動素子 １０８：レーザー １０９：レンズ １１０：２分割フォトダイオード １１１：差信号算出回路 １１２：微細加工パターン １１３：導電性細線 １１４：絶縁性細溝 ２０１：探針が導電性薄膜から受ける応力 ２０２：厚い導電性薄膜 ３０１：探針が導電性薄膜から受ける応力 ４０１：絶縁性基板 ４０２：ＬＢ膜 ４０３：導電性薄膜 ５０１：水相 ５０２：展開膜 ５０３：仕切板（又は浮子） ５０４：有機化合物分子 ５０５：親水性部位 ５０６：疎水性部位 ５０７：単分子膜 ６０１：単分子膜 ６０２：累積膜 ７０１：累積膜 ８０１：絶縁性基板 ８０２：ＬＢ膜 ８０３：ＬＢ膜に形成した微細加工パターン ８０４：微細加工パターン ８０５：導電性薄膜 ９０１：金属を有するＬＢ膜 ９０２：金属薄膜 ９０３：導電性微細加工パターン １００１：導電性薄膜 １００２：電子ビーム加工によって作製された溝パター
ン １００３：ソース電極 １００４：ドレイン電極 １００５：ゲート電極 １００６：ソース電極 １００７：ドレイン電極パッド １００８：ゲート電極パッド １００９：接合部分 １０１０：微小島状電極 １０１１：第１の微小接合 １０１２：第２の微小接合 １０１３：第３の微小接合 １１０１：導電性薄膜 １１０２：電子ビーム加工によって作製された溝パター
ン １１０３：ソース電極 １１０４：ドレイン電極 １１０５：ソース電極パッド １１０６：ドレイン電極パッド １１０７：接合部分 １１０８：微小多段トンネル接合 １１０９：複数の微小接合 １１１０：複数の微小島状電極 １２０１：導電性薄膜 １２０２：電子ビーム加工によって作製された溝パター
ン １２０３：ソース電極 １２０４：ドレイン電極 １２０５：ソース電極パッド １２０６：ドレイン電極パッド １２０７：接合部分 １２０８：２次元アンチドット格子 １２０９：微小穴
ン １００３：ソース電極 １００４：ドレイン電極 １００５：ゲート電極 １００６：ソース電極 １００７：ドレイン電極パッド １００８：ゲート電極パッド １００９：接合部分 １０１０：微小島状電極 １０１１：第１の微小接合 １０１２：第２の微小接合 １０１３：第３の微小接合 １１０１：導電性薄膜 １１０２：電子ビーム加工によって作製された溝パター
ン １１０３：ソース電極 １１０４：ドレイン電極 １１０５：ソース電極パッド １１０６：ドレイン電極パッド １１０７：接合部分 １１０８：微小多段トンネル接合 １１０９：複数の微小接合 １１１０：複数の微小島状電極 １２０１：導電性薄膜 １２０２：電子ビーム加工によって作製された溝パター
ン １２０３：ソース電極 １２０４：ドレイン電極 １２０５：ソース電極パッド １２０６：ドレイン電極パッド １２０７：接合部分 １２０８：２次元アンチドット格子 １２０９：微小穴
Claims (12)
- 【請求項１】絶縁性基板上に超薄膜の有機薄膜を形成
し、 該有機薄膜と探針との間に作用する原子間力によって、
該有機薄膜に所定の接触力で接触させて該有機薄膜に切
削加工を行い、該切削加工が行われた有機薄膜を加熱焼
成して導電性薄膜を形成し、 または、該有機薄膜を加熱焼成してなる導電性薄膜と探
針との間に作用する原子間力によって、該導電性薄膜に
所定の接触力で接触させて該導電性薄膜に切削加工を行
うことを特徴とする微細パターンの形成方法。 - 【請求項２】前記有機薄膜は、有機材料を累積すること
によって形成されることを特徴とする請求項１に記載の
微細パターンの形成方法。 - 【請求項３】前記導電性薄膜は、膜厚が２０ナノメート
ル以下であることを特徴とする請求項１または請求項２
に記載の微細パターンの形成方法。 - 【請求項４】前記切削加工が行われた有機薄膜を加熱焼
成して形成された導電性薄膜、または、前記有機薄膜を
加熱焼成してなる導電性薄膜は、これらの有機薄膜を加
熱焼成することにより、該有機薄膜をアモルファスカー
ボン化またはグラファイト化して形成したことを特徴と
する請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の微細パ
ターンの形成方法。 - 【請求項５】前記有機薄膜または前記導電性薄膜の切削
加工において、前記探針の前記有機薄膜に対する接触力
を、３×１０-8〜３×１０-4［Ｎ］の範囲とし、また、
前記探針の前記導電性薄膜に対する接触力を、３×１０
-6〜３×１０-4［Ｎ］の範囲としたことを特徴とする請
求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の微細パターン
の形成方法。 - 【請求項６】前記有機薄膜が、金属を有する有機薄膜で
あることを特徴とする請求項１〜請求項３に記載の微細
パターンの形成方法。 - 【請求項７】前記有機薄膜に切削加工を行い、該切削加
工が行われた有機薄膜を加熱焼成して金属薄膜を形成
し、 または、前記有機薄膜を加熱焼成して形成した金属薄膜
に、切削加工を行うことを特徴とする請求項６に記載の
微細パターンの形成方法。 - 【請求項８】前記金属薄膜の切削加工において、前記探
針の前記金属薄膜に対する接触力が、３×１０-7〜３×
１０-4［Ｎ］の範囲であることを特徴とする請求項７に
記載の微細パターンの形成方法。 - 【請求項９】絶縁性基板上に微細パターンを有する電気
素子であって、該微細パターンが請求項１〜請求項８の
いずれか１項に記載の微細パターンの形成方法により形
成された微細パターンで構成されていることを特徴とす
る電気素子。 - 【請求項１０】前記微細パターンは、絶縁性基板上に形
成された第１の電極〜第３の電極との接合部分に作製さ
れた微小島状電極からなり、該微小島状電極は、該微小
島状電極と該第１〜第３の電極におけるそれぞれの電極
との間に形成された溝パターンからなる微小接合を介し
て構成されていることを特徴とする請求項９に記載の電
気素子。 - 【請求項１１】前記微細パターンは、絶縁性基板上に形
成された第１の電極と第２の電極との接合部分に作製さ
れた多段トンネル接合からなり、該多段トンネル接合
は、該第１と第２の電極の接合部分において、溝パター
ンからなる複数の微小接合と該微小接合間に形成される
複数の微小島状電極とを交互に配置して構成されている
ことを特徴とする請求項９に記載の電気素子。 - 【請求項１２】前記微細パターンは、絶縁性基板上に形
成された第１の電極と第２の電極との接合部分に作製さ
れたアンチドット格子からなり、該アンチドット格子
は、該第１と第２の電極の接合部分において、該絶縁性
基板面内２次元に周期的に配置された複数の微小穴によ
り構成されていることを特徴とする請求項９に記載の電
気素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9137594A JPH10313008A (ja) | 1997-05-13 | 1997-05-13 | 微細パターンの形成方法及び該微細パターンを有する電気素子 |
| US09/076,235 US6640433B1 (en) | 1997-05-13 | 1998-05-12 | Method for forming a micro-pattern |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9137594A JPH10313008A (ja) | 1997-05-13 | 1997-05-13 | 微細パターンの形成方法及び該微細パターンを有する電気素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10313008A true JPH10313008A (ja) | 1998-11-24 |
Family
ID=15202359
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9137594A Pending JPH10313008A (ja) | 1997-05-13 | 1997-05-13 | 微細パターンの形成方法及び該微細パターンを有する電気素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6640433B1 (ja) |
| JP (1) | JPH10313008A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6430810B1 (en) * | 1997-10-28 | 2002-08-13 | Uniax Corporation | Mechanical scribing methods of forming a patterned metal layer in an electronic device |
| CN102881636A (zh) * | 2011-07-15 | 2013-01-16 | 英飞凌科技股份有限公司 | 芯片、制造方法以及用于使碳层局部呈现传导性的方法 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB0024294D0 (en) * | 2000-10-04 | 2000-11-15 | Univ Cambridge Tech | Solid state embossing of polymer devices |
| DE10126734B4 (de) * | 2001-05-31 | 2009-02-26 | Qimonda Ag | Umverdrahtungsverfahren und damit hergestelltes Bauelement |
| US6612161B1 (en) * | 2002-07-23 | 2003-09-02 | Fidelica Microsystems, Inc. | Atomic force microscopy measurements of contact resistance and current-dependent stiction |
| US7444856B2 (en) * | 2004-09-23 | 2008-11-04 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Sensors for electrochemical, electrical or topographical analysis |
| EP2088420A4 (en) * | 2006-11-30 | 2017-06-28 | Japan Science and Technology Agency | Metallic probe, method of forming the same and metallic probe forming apparatus |
Family Cites Families (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3346950A (en) * | 1965-06-16 | 1967-10-17 | Ibm | Method of making through-connections by controlled punctures |
| CH643397A5 (de) * | 1979-09-20 | 1984-05-30 | Ibm | Raster-tunnelmikroskop. |
| JPS60217240A (ja) * | 1984-04-12 | 1985-10-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 導電性有機薄膜およびその製造方法 |
| US4785189A (en) * | 1985-04-29 | 1988-11-15 | International Business Machines Corporation | Method and apparatus for low-energy scanning electron beam lithography |
| US4835083A (en) * | 1986-04-16 | 1989-05-30 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for patterning electroconductive film and patterned electroconductive film |
| JP2556491B2 (ja) * | 1986-12-24 | 1996-11-20 | キヤノン株式会社 | 記録装置及び記録法 |
| JP2556492B2 (ja) * | 1986-12-24 | 1996-11-20 | キヤノン株式会社 | 再生装置及び再生法 |
| US5255258A (en) | 1987-09-24 | 1993-10-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Microprobe, preparation thereof and electronic device by use of said microprobe |
| EP0309236B1 (en) | 1987-09-24 | 1994-07-06 | Canon Kabushiki Kaisha | Microprobe, preparation thereof and electronic device by use of said microprobe |
| US4916002A (en) * | 1989-01-13 | 1990-04-10 | The Board Of Trustees Of The Leland Jr. University | Microcasting of microminiature tips |
| CA2010169A1 (en) * | 1989-02-21 | 1990-08-21 | Masakazu Uekita | Multi-layer resist |
| US5229845A (en) * | 1989-06-26 | 1993-07-20 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Electroconductive thin film of organic charge transfer complexes of bisethylenedithiatetrathiafulvalene |
| DE69121868T2 (de) * | 1990-12-17 | 1997-02-06 | Canon K.K., Tokio/Tokyo | Freitragende Sonde und Apparat zur Anwendung derselben |
| JP2986127B2 (ja) * | 1991-09-12 | 1999-12-06 | キヤノン株式会社 | 微細パターンの描画方法及び描画装置 |
| JP3074579B2 (ja) * | 1992-01-31 | 2000-08-07 | キヤノン株式会社 | 位置ずれ補正方法 |
| JP3218414B2 (ja) * | 1992-07-15 | 2001-10-15 | キヤノン株式会社 | 微小ティップ及びその製造方法、並びに該微小ティップを用いたプローブユニット及び情報処理装置 |
| JP3402632B2 (ja) | 1992-10-02 | 2003-05-06 | キヤノン株式会社 | 微細溝加工装置 |
| JP3117822B2 (ja) * | 1992-11-13 | 2000-12-18 | 藤平 正道 | 微細加工方法及びこの方法で加工された加工物 |
| JPH06291031A (ja) * | 1993-03-30 | 1994-10-18 | Masamichi Fujihira | 微細加工方法及びこの方法で加工された加工物 |
| US5478456A (en) * | 1993-10-01 | 1995-12-26 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Sputtering target |
| JP3135779B2 (ja) | 1994-03-18 | 2001-02-19 | キヤノン株式会社 | 情報処理装置 |
| JP3208526B2 (ja) | 1994-08-01 | 2001-09-17 | キヤノン株式会社 | 導電性膜形成用材料、該材料を用いる導電性膜の形成方法、及び、該形成方法を用いる液晶配向膜の形成方法 |
| JPH08244272A (ja) * | 1995-03-15 | 1996-09-24 | Oki Electric Ind Co Ltd | 光プリンタヘッド |
-
1997
- 1997-05-13 JP JP9137594A patent/JPH10313008A/ja active Pending
-
1998
- 1998-05-12 US US09/076,235 patent/US6640433B1/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6430810B1 (en) * | 1997-10-28 | 2002-08-13 | Uniax Corporation | Mechanical scribing methods of forming a patterned metal layer in an electronic device |
| CN102881636A (zh) * | 2011-07-15 | 2013-01-16 | 英飞凌科技股份有限公司 | 芯片、制造方法以及用于使碳层局部呈现传导性的方法 |
| US8927419B2 (en) | 2011-07-15 | 2015-01-06 | Infineon Technologies Ag | Chip comprising an integrated circuit, fabrication method and method for locally rendering a carbonic layer conductive |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6640433B1 (en) | 2003-11-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7391707B2 (en) | Devices and methods of detecting movement between media and probe tip in a probe data storage system | |
| Tseng et al. | Nanofabrication by scanning probe microscope lithography: A review | |
| US6465782B1 (en) | Strongly textured atomic ridges and tip arrays | |
| KR100961448B1 (ko) | 나노리소그래피용의 개별적으로 어드레스 지정 가능한병렬 프로브 | |
| EP0518618B1 (en) | Scanning tunneling microscope with cantilever type displacement element | |
| Joachim et al. | Multiple atomic scale solid surface interconnects for atom circuits and molecule logic gates | |
| JP4526626B2 (ja) | 電気特性評価装置 | |
| Jackson | Microfabrication and nanomanufacturing | |
| US7115863B1 (en) | Probe for scanning probe lithography and making method thereof | |
| JP2004532494A (ja) | 分子メモリシステムおよび方法 | |
| JPH10313008A (ja) | 微細パターンの形成方法及び該微細パターンを有する電気素子 | |
| US20100243472A1 (en) | High-throughput local oxidation nanolithographic process | |
| CA3151671A1 (en) | Atomic nano-positioning device | |
| GB2267997A (en) | Atomic scale devices | |
| WO2004096699A1 (en) | Method of manufacturing a nanoscale conductive device | |
| JP3234722B2 (ja) | 円弧状反りレバー型アクチュエータ、該アクチュエータの駆動方法及び情報入出力用プローブを用いた情報処理装置 | |
| JP2967308B2 (ja) | 微小カンチレバー型プローブ及びその製造方法、それを備えた表面観察装置及び情報処理装置 | |
| KR100493203B1 (ko) | 나노 리소그래피용 병렬 프로브 제조 방법 | |
| JP2605621B2 (ja) | 半導体ウィスカー探針及びその製造方法 | |
| Pineda et al. | Nanoscale Material Patterning using Atomic Force MicroscopyNano-Lithography | |
| JP2004306197A (ja) | マルチプローブ及びこれを用いた微細加工方法 | |
| JP2005262428A (ja) | 微細加工方法 | |
| JP2986127B2 (ja) | 微細パターンの描画方法及び描画装置 | |
| Dryakhlushin et al. | Fabrication of the nanodimensional elements by the near-field optical lithography method | |
| Kanamori et al. | Fabrication of high-accuracy microtranslation table for near-field optical data storage actuated by inverted scratch-drive actuators |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050809 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20051227 |